EP3051145A1 - Vakuumpumpe - Google Patents

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EP3051145A1
EP3051145A1 EP15152906.2A EP15152906A EP3051145A1 EP 3051145 A1 EP3051145 A1 EP 3051145A1 EP 15152906 A EP15152906 A EP 15152906A EP 3051145 A1 EP3051145 A1 EP 3051145A1
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EP
European Patent Office
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vacuum pump
protective device
pump according
region
holder
Prior art date
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Application number
EP15152906.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3051145B1 (de
Inventor
Siamak Rafii
Jan Hofmann
Sönke Gilbrich
Michael Schill
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.)
Pfeiffer Vacuum GmbH
Original Assignee
Pfeiffer Vacuum GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Pfeiffer Vacuum GmbH filed Critical Pfeiffer Vacuum GmbH
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Publication of EP3051145A1 publication Critical patent/EP3051145A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3051145B1 publication Critical patent/EP3051145B1/de
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00Axial-flow pumps
    • F04D19/02Multi-stage pumps
    • F04D19/04Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F04D19/042Turbomolecular vacuum pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/056Bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/60Mounting; Assembling; Disassembling
    • F04D29/64Mounting; Assembling; Disassembling of axial pumps
    • F04D29/644Mounting; Assembling; Disassembling of axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/70Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning
    • F04D29/701Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning especially adapted for elastic fluid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/50Inlet or outlet
    • F05D2250/51Inlet

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum pump, in particular turbomole-kularpumpe, with a housing, a rotatably mounted shaft for at least one pumping stage and located in a suction region of the vacuum pump holder for a bearing for supporting the shaft.
  • Vacuum pumps are used in various technical fields, for example in semiconductor manufacturing, to provide a vacuum required for a particular process.
  • the already existing holder is used to reliably fix a pump protective grille in the intake of the vacuum pump. Integrating the guard into the pump eliminates the need to maintain and install a separate guard member. Furthermore, eliminates the problem described above, that conventional grids, which are integrated in a centering, can not be used in many types of flanges.
  • the holder comprises a bearing receiving central portion and a plurality of at least substantially radially extending struts.
  • the struts connect the central portion with a housing ring connected to the housing.
  • the Guard is attached in this embodiment to at least one of the struts, the central portion and / or the housing ring.
  • the protective device is arranged on the suction side of the vacuum pump associated side of the holder, this also protects the holder.
  • the protective device preferably comprises a grid.
  • the structure of the grid can basically be constructed in any desired manner.
  • the grid has a honeycomb structure.
  • the structure can also be constructed from quadrangular and / or round elements / cells.
  • the protective device may have at least one reinforced area, which has a higher stability compared to other areas of the protective device.
  • the reinforced area is opaque. It can be produced for example by applying additional material to the grid. But it is also possible to form the reinforced area in one piece with the grid.
  • the reinforced region may comprise at least one reinforcing segment, which is arranged in the region of the housing ring.
  • the reinforcing segment surrounds the protective device in the circumferential direction.
  • the reinforcing segment is arranged in a radially outer edge region of the protective device. It can limit these in a radial direction to the outside at least partially or even completely surrounded.
  • the reinforced area may comprise a reinforcing element which extends at least in sections in the radial direction.
  • the reinforcing element is arranged in the region of at least one of the struts, in particular wherein the reinforcing element at least partially, preferably completely covers the struts in the axial direction of view.
  • the geometry of the reinforcing element essentially corresponds to an axial projection of the at least one strut.
  • a reinforcing section which may optionally be provided additionally or alternatively. This can be arranged in the region of the central portion.
  • the reinforcing section covers the central section in the axial direction of view at least partially, preferably completely.
  • the grid may be integrally connected to at least part of the reinforced area of the protective device, in particular continuous to the structure.
  • the reinforced area - or at least parts thereof - can also be initially manufactured as separate components and then connected to the grid.
  • the reinforced region of the protective device, the at least one strut, the housing ring and / or the central section have at least one fastening section for fastening the protective device to the holder.
  • the attachment portion comprises a bore. It may be provided about a passage opening in the reinforced area, which is at least partially surrounded by the reinforcement.
  • the housing ring and / or the central portion may be provided a corresponding bore, which is provided for example with an internal thread.
  • the protective device can be fastened in a simple manner by means of screws to the holder.
  • clamping elements may be separate components or may be provided on the protective device and / or the holder.
  • any type of attachment is conceivable.
  • a frictional connection for example by means of suitable clamping elements, or a positive connection, for example by screws
  • a cohesive connection can also be provided, for example by welding, soldering and / or gluing.
  • the types of attachment can also be combined.
  • the protective device can be designed so that it interacts with the geometry of the holder in order to allow the simplest possible and reliable positioning of the protective device.
  • the recess may be, for example, an annular step.
  • the protective device is preferably designed such that it conforms to the geometry of the holder.
  • the protective device can therefore span a three-dimensional surface, which substantially corresponds to a geometry of the protective device facing surface of the holder.
  • the protective device forms a truncated cone in sections.
  • the protective device need not necessarily be a substantially planar element which is placed on the holder. With a more complex geometry of the holder, it is appropriate to adjust the geometry of the protective device accordingly, in order to be able to fix them reliably to the holder.
  • Fig. 1 It includes a vacuum pump 10, which includes a pump inlet 14 and a pump outlet 16 surrounded by an inlet flange 12, and a plurality of process gas pumping stages for delivering the process gas pending at the pump inlet 14 to the pump outlet 16.
  • the vacuum pump 10 includes a housing 18 and a housing 18 disposed within the housing 18 Rotor 20 with a about a rotational axis 22 rotatably mounted rotor shaft 24th
  • the pump 10 is formed in the present embodiment as a turbomolecular pump and comprises a plurality of pump-connected with each other in series turbomolecular pumping stages with a plurality of attached to the rotor shaft 24 radial rotor disks 26 and between the rotor disks 26 and fixed in the housing 18 stator disks 28, wherein a rotor disk 26 and an adjacent stator disc 28 each form a turbomolecular pumping stage.
  • the stator discs 28 are held by spacer rings 30 at a desired axial distance from each other.
  • the vacuum pump also comprises four radially arranged in a pumping action with each other in series Holweck pumping stages, the construction of which, however, will not be discussed in more detail below.
  • a rolling bearing 32 in the region of the pump outlet 16 and a permanent magnet bearing 34 in the region of the pump inlet 14 are provided.
  • the permanent magnet bearing 34 is held by a holder 36, which comprises a central portion 38 which is connected via struts 40 with a housing ring 42 (in Fig. 1 only one strut 40 can be seen in a longitudinal section).
  • the struts 40 are formed integrally with the housing ring 42.
  • the housing ring 42 is in turn an integral part of the housing 18 and also forms the inlet flange 12. Notwithstanding the illustrated embodiment, the housing ring 42 may also be releasably connected to the housing 18.
  • the central portion 38 is formed integrally with the struts 40.
  • the rotor disks 26 rotate at a very high speed to provide the desired pumping power. A particle sucked into the pump inlet 14 would collide with and damage the first rotor disk 26. Due to their high rotational speed even comparatively small damage to the disk 26 can cause considerable damage to other components of the pump 10.
  • Fig. 2 shows an embodiment of a protective grid 44, which is placed on top of the holder 36 and fixed to this, in order to prevent the penetration of particles into the pump 10.
  • the protective grid 44 has a substantially planar design and has on its outer side a reinforcing ring 46 in order to increase the stability of the protective grid 44.
  • the guard 44 has holes 48 adapted to secure the guard 44 to the mount 36, e.g. on the housing ring 42 and / or the struts 40 serve.
  • the holes 48 are each surrounded by an annular reinforcement 50 for securing, e.g. by means of screws, to improve.
  • Fig. 3 shows an embodiment 44a of the protective grid, which is also provided with a reinforcing ring 46.
  • the portion of the grid 44a which retains the harmful particles does not have a square lattice structure. This illustrates that the lattice structure can be chosen arbitrarily with regard to the geometry of the individual meshes of the lattice and / or their size, in order to provide the protective effect suitable for the respective application.
  • the protective grid 44 a has, in addition to the radially outer reinforcing ring 46, a radially inner reinforcing ring 46 ', which delimits a central free space 52.
  • the free space 52 is concealed in the installed position of the central portion 38 from below.
  • holes 48 are also provided, which are surrounded by annular reinforcements 50. Notwithstanding the in Fig. 2 However, the holes 48 are arranged in a radially inner region in the vicinity of the reinforcing ring 46 '.
  • the holes 48 allow the attachment of the protective grid 44a on the struts 40 and / or the central portion 38. It is understood that in addition or alternatively, at the radially outer edge of the protective grid 44a holes 48 may be provided, as in the protective grid 44 of Fig. 2 the case is.
  • An additional reinforcement of the stability of the protective grid 44a is provided by reinforcing webs 54 which extend in the radial direction from the holes 48 to the reinforcing ring 46.
  • the reinforcing webs 54 run in an angular position, which occupy the struts 40. That is to say that the webs 54 run essentially "on" the struts 40 in the axial direction of view, so that the webs 54 do not cause an increase in the flow resistance caused by the protective grid 44a.
  • the webs 54 - unless they are wider than the struts 40 - an increase in the stability of the protective grid 44a achieved without the efficiency of the vacuum pump 10 is adversely affected.
  • the relative position of the holes 48 and the webs 54 is basically arbitrary. It can be provided, for example, that the webs 54 each extend in an angular range between the holes 48 in the radial direction from the inside to the outside.
  • Fig. 4 shows a further embodiment 44b of the protective grid.
  • the grid structure of the protective grid 44b differs from the respective grid structure in FIG Figures 2 and 3 shown guard 44, 44 a from.
  • the protective grid 44b like the grid 44a, is also provided with reinforcing rings 46, 46 ', the reinforcing bars 54 are made significantly wider than the protective grid 44a, so that the fixing holes 48 can be inserted directly into them. So there are no additional annular reinforcements 50 required, as they are provided for example in the protective gratings 44, 44a.
  • Fig. 5 shows a further embodiment 44c of the protective grid. It has no clearance 52.
  • the webs 54 converge in a central region of the protective grid 44c, but not necessarily in the middle.
  • the webs 54 have - similar to the protective grid 44b - holes 48.
  • a hole 48 in the connection point of the three webs 54 allows the fixing of the protective grid 44 c to the central portion 38.
  • Fig. 6 makes clear that the protective grid does not necessarily have to have a planar shape.
  • the illustrated embodiment 44d conforms to the suction region of the pump 10 facing geometry of the holder 36 at. Since the central section 38 is set back in the axial direction relative to the inlet flange 12 and the intake area facing side of the housing ring 42, the surface of the struts 40 facing the suction side of the vacuum pump 10 extends obliquely to the axis of rotation 22.
  • the geometry of the protective grid 44d carries This construction bill, so that it has sections of the geometry of a truncated cone. In the middle region, the protective grid 44d holes 48 which are aligned with holes 56 in the central portion 38 so that it can be fastened by means of screws to the holder 36. Additional attachment points may be provided on the struts 40 and / or the housing ring 42 as needed.
  • Fig. 7 shows a plan view of an embodiment of the holder 36 which is provided with a plurality of holes 56 to allow the attachment of a correspondingly designed protective grid.
  • the housing ring 42 - in the present case, for example, a separate component from the housing 18 - an annular step 58, so that the corresponding protective grid can be inserted in the exact position in the holder 36.
  • An annular step may also be provided in the region of the central portion 38 to allow accurate coaxial positioning of the protective grid.
  • Such an annular step on the central portion 38 is formed, for example, by a flat cylindrical centering portion 60, which in Fig. 7 is shown in dashed lines.
  • protective grid In order to create a suitable for the particular application, protective grid, the location and the number of mounting holes 48 can be chosen freely. The same applies to the configuration of the reinforcing components 46, 46 ', 50, 54.
  • the protective grid and / or the holder may be provided with components which allow a clamping connection.
  • a cohesive connection - eg welded connection, solder connection and / or adhesive connection - may be provided.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, mit einem Gehäuse, einer drehbar gelagerten Welle für zumindest eine Pumpstufe und einer in einem Ansaugbereich der Vakuumpumpe gelegenen Halterung für ein Lager zur Lagerung der Welle. Ferner ist eine das Eindringen von Gegenständen in den Ansaugbereich verhindernde Schutzeinrichtung vorgesehen, die an der Halterung befestigt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere Turbomole-kularpumpe, mit einem Gehäuse, einer drehbar gelagerten Welle für zumindest eine Pumpstufe und einer in einem Ansaugbereich der Vakuumpumpe gelegenen Halterung für ein Lager zur Lagerung der Welle.
  • Vakuumpumpen werden in unterschiedlichen technischen Gebieten, beispielsweise bei der Halbleiterherstellung eingesetzt, um ein für einen jeweiligen Prozess erforderliches Vakuum zu schaffen.
  • Grundsätzlich besteht das Problem, dass Partikel - beispielsweise kleine Späne oder Splitter - aus dem zu evakuierenden Raum gesaugt werden und in die Vakuumpumpe gelangen. Dort können sie u.U. nicht unerhebliche Schäden verursachen. Problematisch ist das Eindringen von Partikeln insbesondere bei Turbomolekularpumpen, die in der Regel zumindest eine Pumpstufe mit sehr schnell rotierenden Komponenten aufweisen. Trifft ein eingesaugtes Partikel auf eine dieser Komponente, so kann es zu schweren Schäden an der Pumpe oder gar zu deren Zerstörung kommen.
  • Es ist bekannt, in einem einem Eintrittsflansch der Vakuumpumpe vorgeschalteten Bereich ein Schutzgitter vorzusehen, das potentiell gefährliche Partikel vorderen Eintritt in die Pumpe auffängt. Ein derartiges Schutzgitter ist herkömmlicherweise in einen Zentrierring integriert, der bei einem Anschluss der Pumpe an die zu evakuierende Vorrichtung zum Einsatz gelangt. Oftmals sind jedoch an den Vorrichtungen Flanschtypen zum Anschluss der Pumpe vorgesehen, an denen kein Zentrierring angebracht werden kann. Dies bedeutet, dass auch kein Schutzgitter zum Schutz der Vakuumpumpe installiert werden kann.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vakuumpumpe zu schaffen, die auf einfache und effiziente Weise gegen durch eingesaugte Partikel verursachte Schäden geschützt ist.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Vakuumpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, eine das Eindringen von Gegenständen oder Partikeln in den Ansaugbereich der Vakuumpumpe verhindernde Schutzeinrichtung vorzusehen, die an der Halterung für das Lager der Welle befestigt ist. Mit anderen Worten wird die ohnehin vorhandene Halterung genutzt, um ein die Pumpe schützendes Schutzgitter zuverlässig im Ansaugbereich der Vakuumpumpe zu fixieren. Durch die Integration des Schutzgitters in die Pumpe entfällt die Notwendigkeit, ein separates Schutzgitterbauteil vorzuhalten und zu installieren. Ferner entfällt die eingangs beschriebene Problematik, dass herkömmliche Schutzgitter, die in ein Zentriergitter integriert sind, bei vielen Flanschtypen nicht verwendet werden können.
  • Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen angegeben.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Halterung einen das Lager aufnehmenden Zentralabschnitt und eine Mehrzahl von sich zumindest im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckenden Streben. Die Streben verbinden dabei den Zentralabschnitt mit einem mit dem Gehäuse verbundenen Gehäusering. Die Schutzeinrichtung ist bei dieser Ausführungsform an zumindest einer der Streben, dem Zentralabschnitt und/oder dem Gehäusering befestigt.
  • Wenn die Schutzeinrichtung an der der Saugseite der Vakuumpumpe zugeordneten Seite der Halterung angeordnet ist, schützt diese zugleich die Halterung.
  • Bevorzugt umfasst die Schutzeinrichtung ein Gitter. Die Struktur des Gitters kann grundsätzlich in beliebiger Weise aufgebaut sein. Beispielsweise weist das Gitter eine Wabenstruktur auf. Die Struktur kann auch aus viereckigen und/oder runden Elementen/Zellen aufgebaut sein.
  • Die Schutzeinrichtung kann zumindest einen verstärkten Bereich aufweisen, der im Vergleich zu anderen Bereichen der Schutzeinrichtung eine höhere Stabilität aufweist. Beispielsweise ist der verstärkte Bereich blickdicht ausgebildet. Er kann beispielsweise durch ein Auftragen zusätzlicher Materials auf das Gitter erzeugt werden. Es ist aber auch möglich, den verstärkten Bereich einstückig mit dem Gitter auszubilden.
  • Der verstärkte Bereich kann zumindest ein Verstärkungssegment umfassen, das im Bereich des Gehäuserings angeordnet ist. Insbesondere umgibt das Verstärkungssegment die Schutzeinrichtung in Umfangsrichtung. Mit anderen Worten ist das Verstärkungssegment in einem radialen äußeren Randbereich der Schutzeinrichtung angeordnet. Es kann diese in einer radialen Richtung nach außen hin zumindest abschnittsweise begrenzen oder sogar vollständig umgeben.
  • Zusätzlich oder alternativ kann der verstärkte Bereich ein Verstärkungselement umfassen, das sich zumindest abschnittsweise in radialer Richtung erstreckt. Insbesondere ist das Verstärkungselement im Bereich zumindest einer der Streben angeordnet, insbesondere wobei das Verstärkungselement die Streben in axialer Blickrichtung zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, überdeckt. Beispielsweise entspricht die Geometrie des Verstärkungselements im Wesentlichen einer axialen Projektion der zumindest einen Strebe. Durch die Anpassung der Geometrie des Verstärkungselements an die der Strebe wird dafür gesorgt, dass die Schutzeinrichtung eine möglichst große Stabilität erhält ohne dabei zusätzlichen Strömungswiderstand im Ansaugbereich der Vakuumpumpe zu schaffen wird, der ihre Effizienz herabsetzten würde.
  • Analoges gilt für einen Verstärkungsabschnitt, der optional zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein kann. Dieser kann im Bereich des Zentralabschnitts angeordnet sein. Insbesondere überdeckt der Verstärkungsabschnitt den Zentralabschnitt in axialer Blickrichtung zumindest teilweise, bevorzugt vollständig.
  • Wie bereits erwähnt wurde, ist es möglich, den verstärkten Bereich einstückig auszubilden. Das Gitter kann mit zumindest einem Teil des verstärkten Bereichs der Schutzeinrichtung einteilig, insbesondere gefügekontinuierlich verbunden sein. Der verstärkte Bereich - oder zumindest Teile davon - können aber auch zunächst als separate Komponenten gefertigt und anschließend mit dem Gitter verbunden werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform weisen der verstärkte Bereich der Schutzeinrichtung, die zumindest eine Strebe, der Gehäusering und/oder der Zentralabschnitt zumindest einen Befestigungsabschnitt zur Befestigung der Schutzeinrichtung an der Halterung auf. Beispielsweise umfasst der Befestigungsabschnitt eine Bohrung. Es kann etwa eine Durchgangsöffnung in dem verstärkten Bereich vorgesehen sein, die zumindest teilweise von der Verstärkung umgeben ist. In der Strebe, dem Gehäusering und/oder dem Zentralabschnitt kann eine entsprechende Bohrung vorgesehen sein, die beispielsweise mit einem Innengewinde versehen ist. Dadurch kann die Schutzeinrichtung auf einfache Weise mittels Schrauben an der Halterung befestigt werden. Es ist jedoch auch denkbar, Klemmelemente vorzusehen, mit der die Schutzeinrichtung an der Halterung festgeklemmt wird. Die Klemmelemente können separate Komponenten sein oder an der Schutzeinrichtung und/oder der Halterung vorgesehen sein.
  • Grundsätzlich ist jede Befestigungsart denkbar. Neben einer kraftschlüssigen Verbindung, beispielsweise mittels geeigneter Klemmelemente, oder einer formschlüssigen Verbindung, beispielsweise durch Schrauben, kann auch eine stoffschlüssige Verbindung vorgesehen sein, etwa durch Schweißen, Löten und/oder Kleben. Die Befestigungsarten können auch kombiniert werden.
  • Die Schutzeinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass sie mit der Geometrie der Halterung zusammenwirkt, um eine möglichst einfache und zuverlässige Positionierung der Schutzeinrichtung zu ermöglichen. Beispielsweise weisen der Gehäusering und/oder der Zentralabschnitt einer Ausnehmung zur Aufnahme zumindest eines Abschnitts der Schutzeinrichtung auf. Die Ausnehmung kann beispielsweise eine Ringstufe sein.
  • Die Schutzeinrichtung ist bevorzugt derart ausgestaltet, dass sie sich an die Geometrie der Halterung anschmiegt. Bei einer entsprechenden Ausgestaltung der Halterung kann die Schutzeinrichtung daher eine dreidimensionale Fläche aufspannen, die im Wesentlichen einer Geometrie der der Schutzeinrichtung zugewandten Oberfläche der Halterung entspricht. Insbesondere bildet die Schutzeinrichtung abschnittsweise einen Kegelstumpf. Mit anderen Worten muss die Schutzeinrichtung nicht zwingend ein im Wesentlichen ebenes Element sein, das auf die Halterung aufgelegt wird. Bei einer komplexeren Geometrie der Halterung bietet es sich an, die Geometrie der Schutzeinrichtung entsprechend anzupassen, um diese zuverlässig an der Halterung fixieren zu können.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1
    eine Vakuumpumpe in einem Querschnitt,
    Fig. 2 bis 5
    verschiedene Ausführungsformen einer Schutzeinrichtung einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpe,
    Fig. 6
    eine weitere Ausführungsform der Schutzeinrichtung in einem Querschnitt und
    Fig. 7 und 8
    eine Ausführungsform einer Halterung der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe in einer Draufsicht bzw. einer teilweisen Schnittansicht.
  • Fig. 1 zeigt eine Vakuumpumpe 10. Sie umfasst einen von einem Einlassflansch 12 umgebenen Pumpeneinlass 14 und einen Pumpenauslass 16 sowie mehrere Prozessgaspumpstufen zur Förderung des an dem Pumpeneinlass 14 anstehenden Prozessgases zu dem Pumpenauslass 16. Die Vakuumpumpe 10 umfasst ein Gehäuse 18 und einen in dem Gehäuse 18 angeordneten Rotor 20 mit einer um eine Rotationsachse 22 drehbar gelagerten Rotorwelle 24.
  • Die Pumpe 10 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Turbomolekularpumpe ausgebildet und umfasst mehrere pumpwirksam miteinander in Serie geschaltete turbomolekulare Pumpstufen mit mehreren an der Rotorwelle 24 befestigten radialen Rotorscheiben 26 und zwischen den Rotorscheiben 26 angeordneten und in dem Gehäuse 18 festgelegten Statorscheiben 28, wobei eine Rotorscheibe 26 und eine benachbarte Statorscheibe 28 jeweils eine turbomolekulare Pumpstufe bilden. Die Statorscheiben 28 sind durch Abstandsringe 30 in einem gewünschten axialen Abstand zueinander gehalten.
  • Die Vakuumpumpe umfasst außerdem vier in radialer Richtung ineinander angeordnete und pumpwirksam miteinander in Serie geschaltete Holweck-Pumpstufen, auf deren Konstruktion jedoch nachfolgend nicht näher eingegangen wird.
  • Zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle 24 sind ein Wälzlager 32 im Bereich des Pumpenauslasses 16 und ein Permanentmagnetlager 34 im Bereich des Pumpeneinlasses 14 vorgesehen.
  • Das Permanentmagnetlager 34 wird von einer Halterung 36 gehalten, die einen Zentralabschnitt 38 umfasst, der über Streben 40 mit einem Gehäusering 42 verbunden ist (in Fig. 1 ist nur eine Strebe 40 in einem Längsschnitt zu sehen). Die Streben 40 sind einstückig mit dem Gehäusering 42 ausgebildet. Der Gehäusering 42 ist wiederum integraler Bestandteil des Gehäuses 18 und bildet auch den Einlassflansch 12. Abweichend von der dargestellten Ausführungsform kann der Gehäusering 42 auch lösbar mit dem Gehäuse 18 verbunden sein. Gemäß einer nicht gezeigten Ausführungsform ist der Zentralabschnitt 38 einstückig mit den Streben 40 ausgebildet.
  • Bei einem Betrieb der Pumpe 10 rotieren die Rotorscheiben 26 mit sehr großer Drehzahl, um die gewünschte Pumpleistung zu erbringen. Ein in den Pumpeneinlass 14 eingesaugtes Partikel würde mit der ersten Rotorscheibe 26 kollidieren und diese beschädigen. Aufgrund ihrer hohen Drehgeschwindigkeit können bereits vergleichsweise geringe Schäden an der Scheibe 26 erhebliche Schäden anderer Komponenten der Pumpe 10 nach sich ziehen.
  • Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines Schutzgitters 44, das von oben auf die Halterung 36 aufgelegt und an dieser fixiert wird, um das Eindringen von Partikeln in die Pumpe 10 zu verhindern. Das Schutzgitter 44 ist im Wesentlichen planar ausgebildet und weist an seiner Außenseite einen Verstärkungsring 46 auf, um die Stabilität des Schutzgitters 44 zu erhöhen.
  • Das Schutzgitter 44 weist Löcher 48 auf, die zur Befestigung des Schutzgitters 44 an der Halterung 36, z.B. an dem Gehäusering 42 und/oder den Streben 40, dienen. Die Löcher 48 sind jeweils von einer ringförmigen Verstärkung 50 umgeben, um die Befestigung, z.B. mittels Schrauben, zu verbessern.
  • Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform 44a des Schutzgitters, das ebenfalls mit einem Verstärkungsring 46 versehen ist. Im Gegensatz zu der Ausführungsform gemäß Fig. 2 weist der die schädlichen Partikel zurückhaltende Teil des Gitters 44a keine quadratische Gitterstruktur auf. Dies verdeutlicht, dass die Gitterstruktur hinsichtlich der Geometrie der einzelnen Maschen des Gitters und/oder deren Größe beliebig gewählt werden kann, um die für den jeweiligen Anwendungsfall geeignete Schutzwirkung bereit zu stellen.
  • Das Schutzgitter 44a weist neben dem radial äußeren Verstärkungsring 46 einen radial innen liegenden Verstärkungsring 46' auf, der einen zentralen Freiraum 52 begrenzt. Der Freiraum 52 wird in Einbaulage von dem Zentralabschnitt 38 von unten verdeckt. Zur Befestigung des Schutzgitters 44a an der Halterung 36 sind ebenfalls Löcher 48 vorgesehen, die von ringförmigen Verstärkungen 50 umgeben sind. Abweichend von der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind die Löcher 48 jedoch in einem radial innen liegenden Bereich in der Nähe des Verstärkungsrings 46' angeordnet. Die Löcher 48 ermöglichen die Befestigung des Schutzgitters 44a an den Streben 40 und/oder dem Zentralabschnitt 38. Es versteht sich, dass zusätzlich oder alternativ auch am radial äußeren Rand des Schutzgitters 44a Löcher 48 vorgesehen sein können, wie es bei dem Schutzgitter 44 der Fig. 2 der Fall ist.
  • Für eine zusätzliche Verstärkung der Stabilität des Schutzgitters 44a sorgen Verstärkungsstege 54, die sich in radialer Richtung von den Löchern 48 zu dem Verstärkungsring 46 hin erstrecken. Bevorzugt verlaufen die Verstärkungsstege 54 in einer Winkelposition, die auch die Streben 40 einnehmen. D.h. die Stege 54 verlaufen in axialer Blickrichtung gesehen im Wesentlichen "auf" den Streben 40, sodass die Stege 54 keine Erhöhung des durch das Schutzgitter 44a hervorgerufenen Strömungswiderstands bewirken. Mit anderen Worten wird durch die Stege 54 - sofern sie nicht breiter sind als die Streben 40 - eine Erhöhung der Stabilität des Schutzgitters 44a erzielt, ohne dass die Effizienz der Vakuumpumpe 10 nachteilig beeinflusst wird.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die relative Lage der Löcher 48 und der Stege 54 grundsätzlich frei wählbar ist. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass sich die Stege 54 jeweils in einem Winkelbereich zwischen den Löchern 48 in radialer Richtung von innen nach außen erstrecken.
  • Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform 44b des Schutzgitters. Die Gitterstruktur des Schutzgitters 44b weicht von der jeweiligen Gitterstruktur der in den Figuren 2 und 3 gezeigten Schutzgitter 44, 44a ab. Zwar ist auch das Schutzgitter 44b ähnlich wie das Gitter 44a mit Verstärkungsringen 46, 46' versehen, allerdings sind die Verstärkungsstege 54 deutlich breiter ausgeführt als bei dem Schutzgitter 44a, sodass die Befestigungslöcher 48 direkt in diese eingebracht werden können. Es sind also keine zusätzlichen ringförmigen Verstärkungen 50 erforderlich, wie sie beispielsweise bei den Schutzgittern 44, 44a vorgesehen sind.
  • Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform 44c des Schutzgitters. Es weist keinen Freiraum 52 auf. Die Stege 54 laufen in einem zentralen Bereich des Schutzgitters 44c - nicht jedoch zwangsläufig in der Mitte - zusammen. Die Stege 54 weisen - ähnlich wie das Schutzgitter 44b - Löcher 48 auf. Ein Loch 48 im Verbindungspunkt der drei Stege 54 ermöglicht die Fixierung des Schutzgitters 44c an dem Zentralabschnitt 38.
  • Fig. 6 verdeutlicht, dass das Schutzgitter nicht zwingend eine planare Form haben muss. Die gezeigte Ausführungsform 44d schmiegt sich an die dem Ansaugbereich der Pumpe 10 zugewandte Geometrie der Halterung 36 an. Da der Zentral-abschnitt 38 relativ zu dem Einlassflansch 12 und der dem Ansaugbereich zugewandten Seite des Gehäuserings 42 in axialer Richtung zurückversetzt ist, verläuft die der Ansaugseite der Vakuumpumpe 10 zugewandte Oberfläche der Streben 40 schräg zu der Rotationsachse 22. Die Geometrie des Schutzgitters 44d trägt dieser Bauweise Rechnung, sodass es abschnittsweise die Geometrie eines Kegelstumpfs aufweist. Im mittleren Bereich weist das Schutzgitter 44d Löcher 48 auf, die mit Bohrungen 56 in dem Zentralabschnitt 38 fluchten, sodass es mittels Schrauben an der Halterung 36 befestigt werden kann. Zusätzliche Befestigungspunkte können bei Bedarf an den Streben 40 und/oder dem Gehäusering 42 vorgesehen sein.
  • Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Halterung 36, die mit einer Vielzahl von Bohrungen 56 versehen ist, um die Befestigung eines entsprechend ausgestalteten Schutzgitters zu ermöglichen. Wie in Fig. 8 zu erkennen ist, weist der Gehäusering 42 - im vorliegenden Fall beispielhaft ein von dem Gehäuse 18 separates Bauteil - eine Ringstufe 58 auf, sodass das entsprechende Schutzgitter lagegenau in die Halterung 36 eingelegt werden kann. Eine Ringstufe kann auch im Bereich des Zentralabschnitts 38 vorgesehen sein, um eine genaue koaxiale Positionierung des Schutzgitters zu ermöglichen. Eine solche Ringstufe an dem Zentralabschnitt 38 wird beispielsweise durch einen flachen zylinderförmigen Zentrierabschnitts 60 gebildet, der in Fig. 7 gestrichelt dargestellt ist. Er kann sich in einen Freiraum des Schutzgitters erstrecken, wie er beispielsweise anhand der Ausführungsformen 44a, 44b (vgl. Freiraum 52 in Fig. 3 bzw. 4) beschrieben wurde. Falls das Schutzgitter in einer vordefinierten Winkelstellung an der Halterung 36 befestigt werden soll, kann es hilfreich sein, den Zentrierabschnitt 60 im Querschnitt nicht kreisförmig sondern polygonal - eventuell auch asymmetrisch - auszubilden.
  • Um ein für den jeweiligen Anwendungsfall optimal geeignetes Schutzgitter zu schaffen, können die Lage und die Anzahl der Befestigungslöcher 48 frei gewählt werden. Gleiches gilt für die Ausgestaltung der verstärkenden Komponenten 46, 46', 50, 54. Anstelle von Schraubverbindungen zwischen dem Schutzgitter und der Halterung können auch alternative Befestigungskonzepte zum Einsatz gelangen. Beispielsweise können das Schutzgitter und/oder die Halterung mit Komponenten versehen sein, die eine Klemmverbindung ermöglichen. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine stoffschlüssige Verbindung - z.B. Schweißverbindung, Lötverbindung und/oder Klebeverbindung - vorgesehen sein.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Vakuumpumpe
    12
    Einlassflansch
    14
    Pumpeneinlass
    16
    Pumpenauslass
    18
    Gehäuse
    20
    Rotor
    22
    Rotationsachse
    24
    Rotorwelle
    26
    Rotorscheibe
    28
    Statorscheibe
    30
    Abstandsring
    32
    Wälzlager
    34
    Permanentmagnetlager
    36
    Halterung
    38
    Zentralabschnitt
    40
    Strebe
    42
    Gehäusering
    44, 44a, 44b, 44c, 44d, 44e
    Schutzgitter
    46,46'
    Verstärkungsring
    48
    Loch
    50
    ringförmige Verstärkung
    52
    Freiraum
    54
    Verstärkungssteg
    56
    Bohrung
    58
    Ringstufe
    60
    Zentrierabschnitt

Claims (15)

  1. Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, mit
    einem Gehäuse (18),
    einer drehbar gelagerten Welle (24) für zumindest eine Pumpstufe,
    einer in einem Ansaugbereich (14) der Vakuumpumpe gelegenen Halterung (36) für ein Lager (34) zur Lagerung der Welle (24) und einer das Eindringen von Gegenständen in den Ansaugbereich (14) verhindernden Schutzeinrichtung (44, 44a, 44b, 44c, 44d, 44e),
    wobei die Schutzeinrichtung (44, 44a, 44b, 44c, 44d, 44e) an der Halterung (36) befestigt ist.
  2. Vakuumpumpe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Halterung (36) einen das Lager (34) aufnehmenden Zentralabschnitt (38) und eine Mehrzahl von sich zumindest im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckenden Streben (40) umfasst, die den Zentralabschnitt (38) mit einem mit dem Gehäuse (18) verbundenen Gehäusering (42) verbindet, wobei die Schutzeinrichtung (44, 44a, 44b, 44c, 44d, 44e) an zumindest einer der Streben (40), dem Zentralabschnitt (38) und/oder dem Gehäusering (42) befestigt ist.
  3. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Schutzeinrichtung (44, 44a, 44b, 44c, 44d, 44e) an der der Saugseite der Vakuumpumpe zugewandten Seite der Halterung (36) angeordnet ist.
  4. Vakuumpumpe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Schutzeinrichtung (44, 44a, 44b, 44c, 44d, 44e) ein Gitter aufweist.
  5. Vakuumpumpe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,

    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Schutzeinrichtung (44, 44a, 44b, 44c, 44d, 44e) zumindest einen verstärkten Bereich (46, 46', 50, 54) aufweist, der im Vergleich zu anderen Bereichen der Schutzeinrichtung (44, 44a, 44b, 44c, 44d, 44e) eine höhere Stabilität aufweist.
  6. Vakuumpumpe nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der verstärkte Bereich zumindest ein Verstärkungssegment (46) umfasst, das im Bereich des Gehäuserings (42) angeordnet ist.
  7. Vakuumpumpe nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Verstärkungssegment (46) die Schutzeinrichtung (44, 44a, 44b, 44c, 44d, 44e) zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig in Umfangsrichtung umgibt.
  8. Vakuumpumpe nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der verstärkte Bereich ein Verstärkungselement (54) umfasst, das sich zumindest abschnittsweise in radialer Richtung erstreckt.
  9. Vakuumpumpe nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Verstärkungselement (54) im Bereich zumindest einer der Streben (40) angeordnet ist, insbesondere wobei das Verstärkungselement (54) die Strebe (40) in axialer Blickrichtung zumindest teilweise, bevorzugt vollständig überdeckt.
  10. Vakuumpumpe nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der verstärkte Bereich einen Verstärkungsabschnitt (46') umfasst, der im Bereich des Zentralabschnitts (38) angeordnet ist, insbesondere wobei der Verstärkungsabschnitt den Zentralabschnitt (38) in axialer Blickrichtung zumindest teilweise, bevorzugt vollständig überdeckt.
  11. Vakuumpumpe nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der verstärkte Bereich (46, 46', 50, 54) einstückig ausgebildet ist.
  12. Vakuumpumpe nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Gitter mit zumindest einem Teil des verstärkten Bereichs (46, 46', 50, 54) der Schutzeinrichtung (44, 44a, 44b, 44c, 44d, 44e) einteilig, insbesondere gefügekontinuierlich, verbunden ist.
  13. Vakuumpumpe nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der verstärkte Bereich (46, 46', 50, 54) der Schutzeinrichtung (44, 44a, 44b, 44c, 44d, 44e), die Strebe (40), der Gehäusering (42) und/oder der Zentral-abschnitt (38) zumindest einen Befestigungsabschnitt (48) zur Befestigung der Schutzeinrichtung (44, 44a, 44b, 44c, 44d, 44e) an der Halterung (36) aufweist, insbesondere wobei der Befestigungsabschnitt als Bohrung (56) ausgeführt ist.
  14. Vakuumpumpe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Gehäusering (42) und/oder der Zentralabschnitt (38) eine Ausnehmung zur Aufnahme zumindest eines Abschnitts der Schutzeinrichtung (44, 44a, 44b, 44c, 44d, 44e) aufweist, insbesondere wobei die Ausnehmung eine Ringstufe (58) bildet.
  15. Vakuumpumpe nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Schutzeinrichtung (44e) eine dreidimensionale Fläche, die insbesondere abschnittsweise einen Kegelstumpf bildet, aufspannt, die im Wesentlichen einer Geometrie der der Schutzeinrichtung (44e) zugewandten Oberfläche der Halterung (36) entspricht.
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