EP3059450A1 - Befestigungsvorrichtung für Vakuumpumpe - Google Patents

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EP3059450A1
EP3059450A1 EP15155356.7A EP15155356A EP3059450A1 EP 3059450 A1 EP3059450 A1 EP 3059450A1 EP 15155356 A EP15155356 A EP 15155356A EP 3059450 A1 EP3059450 A1 EP 3059450A1
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EP
European Patent Office
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vacuum pump
pump
base
fastening device
side section
Prior art date
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Granted
Application number
EP15155356.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3059450B1 (de
Inventor
Robert Watz
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
Priority to EP15155356.7A priority Critical patent/EP3059450B1/de
Publication of EP3059450A1 publication Critical patent/EP3059450A1/de
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Publication of EP3059450B1 publication Critical patent/EP3059450B1/de
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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
    • 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
    • F04D19/042—Turbomolecular vacuum 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
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
    • F04D29/601—Mounting; Assembling; Disassembling specially adapted for elastic fluid 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
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/668—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps damping or preventing mechanical vibrations

Definitions

  • the invention relates to a device for fastening a vacuum pump, in particular a turbomolecular vacuum pump, to a base, wherein the vacuum pump comprises a stationary unit to be fastened to the base and a rotating unit rotating during operation relative to the stationary unit.
  • vacuum pumps are rigidly attached to the respective base, for example by means of screws.
  • the base itself is e.g. anchored on the ground or at a so-called pumping station or is formed by a pumping station or other device.
  • a malfunction for example a so-called crash or rotor burst
  • the vacuum pump the entire energy of the rotating unit is directed into the base in a very short time.
  • the base can move in an uncontrolled manner and parts can detach from the base.
  • the associated risk potential must be addressed in an appropriate manner.
  • At least one energy absorber is provided, which can be fastened with a pump-side section to the stationary unit of the vacuum pump and with a base-side section to the base, in particular detachably.
  • the base can in particular be a frame for the vacuum pump, preferably a pumping station.
  • the base-side section is located in particular on that side of the vacuum pump which is opposite to the side of the vacuum pump facing a chamber to be evacuated.
  • the stationary unit of the vacuum pump may in particular comprise a lower part and / or a housing of the vacuum pump.
  • the rotary unit preferably comprises a rotor that is rotationally driven at high speeds in a known manner to produce a high vacuum or ultrahigh vacuum.
  • the pump-side portion and the base-side portion are connected to each other and displaced in the connected state against each other.
  • the two sections can in particular form separate components or a common component.
  • the term "displacing" includes both a relative movement of a plurality of separate components and, for example, a deformation of a single component, which is associated with a movement of the pump-side portion and the base-side portion relative to each other.
  • the energy absorber is adapted to receive in a malfunction of the vacuum pump from the rotation unit to the stationary unit and introduced into the energy absorber introduced kinetic energy of the vacuum pump by displacing the sections while maintaining the connected state of the sections.
  • the energy absorber compensates for the otherwise uninfluenced energy of the rotation unit introduced into the base.
  • the Energy absorber compensates for the otherwise uninfluenced energy of the rotation unit introduced into the base.
  • the Energy absorber compensates for the otherwise uninfluenced energy of the rotation unit introduced into the base.
  • the Energy absorber compensates for the otherwise uninfluenced energy of the rotation unit introduced into the base.
  • the Energyier choir a force, a pulse, an angular momentum and / or a moment, in particular a crash moment record.
  • the duration of the accident, in particular the crash time can be extended by the energy receiver, so that energy peaks or peak moments can be reduced.
  • the energy input into the base is thus minimized.
  • the fastening device can act as a "crumple zone" due to its energy absorber, which can absorb the rotational energy at least to a substantial extent.
  • the fastening device may be designed such that the released rotational energy is converted predominantly into heat, e.g. by means of a braking device. In conventional, e.g.
  • the displacement comprises a controlled, predetermined, in particular limited, relative movement of the two sections relative to one another.
  • the relative movement may in particular comprise a rotational movement.
  • the energy released in the event of a fault can thus be converted at least partially into the relative movement, so that the energy can be compensated in a suitable manner.
  • the base-side portion may be stationary, ie fixed relative to the base, while the pump-side portion may move relative to the base-side portion.
  • the portions of the energy absorber are formed as separate components, wherein the energy absorption takes place by braking the one component by means of the other component.
  • the energy released in the event of a malfunction is at least partially converted into frictional heat.
  • the base-side section is designed as a brake unit for the pump-side section or comprises a brake unit.
  • the base-side section is firmly connected to the base even in the event of a fault, while the pump-side section moves relative to the base-side section and is thereby braked.
  • the brake unit can be connected to the base.
  • the pump-side section is designed as a brake unit or comprises a brake unit.
  • a brake unit a mechanical brake is preferably provided, wherein alternatively or additionally, in principle, an electric or magnetic brake, e.g. an eddy current brake can be provided.
  • the brake unit comprises brake shoes for the pump-side section, which are preferably designed as brake rings.
  • the brake shoes and / or the region of the pump-side section, which cooperates with the brake shoes may in particular comprise a friction-increasing material, for example a rubber material.
  • the brake unit may also include a plurality of brake shoes which are at different positions with the pump side Collaborate section. It is also possible for the brake shoes to extend over the entire circumferential region of the pump-side section.
  • the brake shoes may be formed, for example, as brake rings, wherein preferably an upper brake ring and a lower brake ring can receive and clamp a flange of the pump-side section between them.
  • the braking action of the brake unit is adjustable, in particular by adjusting the brake shoes of the brake unit.
  • a clamping ring can be provided for adjusting.
  • the strength of the braking effect can be varied. This can be done alternatively or additionally by a suitable choice of material.
  • the pump-side portion is formed as a mounting plate.
  • the mounting plate may in particular have a circular shape.
  • the mounting plate projects beyond the stationary unit of the vacuum pump and forms a flange for the brake shoes.
  • the two components cooperate such that a rotational movement of the pump-side component which occurs in the event of a fault is braked by the base-side component and a movement of the pump-side component with a component perpendicular to the axis of rotation is at least substantially prevented.
  • the two components each have a basic structure, wherein at least one of the components is additionally provided at least in regions on the basic structure with a friction-increasing material. Due to the friction-increasing material, the braking effect can be improved.
  • the sections of the energy absorber are formed as areas of at least one common component, wherein the energy absorption takes place by deforming the component.
  • the component can in particular be made in one piece. It is also conceivable that the components are manufactured separately and then firmly connected to each other. Consequently, a composite element can also be provided as a common component.
  • the energy released in the event of a fault is compensated here at least in part by a deformation of the component.
  • the energy is converted into deformation energy and heat.
  • the component is irreversibly deformed, so that the component must be replaced after an accident.
  • the component is designed in such a way that, in the case of an accident-induced deformation, no parts are loosened. In this way, it is ensured that the vacuum pump always remains connected to the base, even if it can move to a certain extent, but nevertheless controlled, relative to the base.
  • the common component comprises at least one deformation element, which in particular comprises a metal sheet, a rod and / or a rubber element.
  • the material and the rigidity of the deformation body can preferably be chosen such that in the event of an accident, the largest possible portion of the released energy can be absorbed, while the connection between the vacuum pump and the base is maintained.
  • the common component or a deformation body of the common component comprises a composite material, wherein are made of a first material existing areas at least substantially for attachment to the vacuum pump and to the base and at least one of a second, different material from the first material existing area at least substantially used for energy absorption.
  • the first material may in particular be stronger, harder or more rigid than the second material which is deformed. In this way, a secure connection between the vacuum pump and the deformation body or the base and the deformation body is ensured.
  • the individual areas do not have to be strictly separated from each other. For example, at a transitional area, the first material and the second material may also be mixed together or merge into one another.
  • the material composite is not limited to just two materials. Thus, it is also possible to use a plurality of different materials which, for example, have particularly good deformation properties or have a particularly good energy absorption behavior.
  • a limiting device which limits a movement, in particular a rotational movement, of the pump-side section relative to the base-side section, wherein in particular the limiting device is provided in addition to a brake unit for the pump-side section.
  • the angle of rotation can be limited.
  • the vacuum pump can not rotate arbitrarily far relative to the base.
  • the limiting device may comprise a fixed stop, which stops the relative movement abruptly.
  • the limiting device is additionally designed as a guide for the movement of the pump-side section.
  • the guide comprises at least one pin on the one of the sections, which engages in a slot on the other section.
  • the slot can be curved in particular.
  • the base-side section preferably comprises the pin, while the pump-side section, in particular the fastening plate, has the oblong hole. In principle, a reverse arrangement is possible.
  • the invention also relates to a system having at least one vacuum pump, in particular turbomolecular pump, and at least one fastening device.
  • the fastening device may in this case have one or more of the features just described.
  • a vacuum pump 10 is shown with a stationary including the housing of the pump stationary unit 12. Inside the stationary unit 12 is an in Fig. 1 only schematically indicated rotation unit 13.
  • the stationary unit 12 has at the top of a mounting flange 14 for attachment of the vacuum pump 10 to a container to be evacuated.
  • the vacuum pump 10 is, in particular, a turbomolecular pump of conventional construction with a rotor shaft 13a carrying rotor blades 13b which act as a pump as part of the rotation unit 13, although other types of vacuum pumps provided with rotating parts are also possible.
  • the stationary unit 12 has a lower part 16 of the vacuum pump, which can be connected to a fastening device.
  • the fastening device comprises an energy absorber 17 and represents the connecting link between the vacuum pump 10 and a base 18.
  • the base 18 can be designed, for example, as a pumping station, which itself can be firmly anchored to the ground.
  • the energy absorber 17 has a pump-side section 20, which is connected to the lower part 16 of the vacuum pump 10. Furthermore, the energy absorber 17 comprises a base-side section 22 which is firmly connected to the base 18. For fastening the respective sections fastening means 24 are provided, which may be formed, for example, as screws.
  • the base-side section 22 comprises a brake unit 26, which has brake shoes 28.
  • the two brake shoes 28 can be adjusted by means of a screw 24 or a clamping ring, i. the braking effect can be adjusted specifically.
  • the pump-side portion 20 has a mounting plate 30 which is received between the brake shoes 28.
  • the mounting plate 30 may be formed in particular circular, while the brake shoes 28 may be configured as brake rings.
  • the vacuum pump 10 is fixedly connected to the base 18 by the attachment device. If there is an accident, for example a so-called crash or rotor burst, the vacuum pump 10 is set in rotation about the axis of rotation D due to the released rotational energy of the rotation unit. This rotational movement is transmitted to the pump-side section 20 and braked by means of the brake shoes 28 of the base-side section 22. The energy released in the event of a fault can consequently be compensated by means of the energy absorber 17 and converted into heat. The vacuum pump 10 remains connected to the base 18.
  • the brake unit 26 may include a pin 32 which cooperates with the mounting plate 30. As in Fig. 3 can be seen, engages the pin 32 of the base-side portion 22 in a slot 34 of the pump-side portion 20 a. The rotation of the mounting plate 30 is thus abruptly stopped as soon as the pin 32 reaches one end of the slot 34.
  • the energy absorber 17 in this concept comprises a deformation body 36.
  • the deformation body 36 may in this case comprise a first material 38 and a second material 40.
  • the first material 38 is stiffer than the second material 40 and is used to connect the vacuum pump 10 and the base 18 to the attachment device, respectively.
  • the second material 40 is deformable such that the energy released in a fault can be absorbed by the deformation body 36 and converted into deformation energy.
  • the deformation portion formed by the second material 40 may be e.g. be formed by a solid block of material, which is connected via the existing of the first material 38 sections with the vacuum pump 10 and the base 18.
  • the deformation section may comprise a plurality of individual elements, e.g. in the form of bars, sheets or plastic or rubber elements.
  • the invention thus makes it possible to absorb and convert energy released in a fault, ie to compensate or absorb it in such a way that there is no danger of the vacuum pump 10 becoming detached from the base 18.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befestigen einer Vakuumpumpe, insbesondere einer Turbomolekularvakuumpumpe, an einer Basis, wobei die Vakuumpumpe eine an der Basis zu befestigende Stationäreinheit sowie eine sich während des Betriebs relativ zur Stationäreinheit drehende Rotationseinheit umfasst, mit zumindest einem Energieaufnehmer, der mit einem pumpenseitigen Abschnitt an der Stationäreinheit der Vakuumpumpe und mit einem basisseitigen Abschnitt an der Basis befestigbar ist, wobei die beiden Abschnitte des Energieaufnehmers miteinander verbunden und im verbundenen Zustand gegeneinander verlagerbar sind, und wobei der Energieaufnehmer dazu ausgebildet ist, in einem Störfall der Vakuumpumpe von der Rotationseinheit auf die Stationäreinheit übertragene und in den Energieaufnehmer eingeleitete Bewegungsenergie der Vakuumpumpe durch Verlagerung der Abschnitte unter Aufrechterhaltung des verbundenen Zustands der Abschnitte aufzunehmen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befestigen einer Vakuumpumpe, insbesondere einer Turbomolekularvakuumpumpe, an einer Basis, wobei die Vakuumpumpe eine an der Basis zu befestigende Stationäreinheit sowie eine sich während des Betriebs relativ zur Stationäreinheit drehende Rotationseinheit umfasst.
  • Herkömmlich werden Vakuumpumpen starr an der jeweiligen Basis befestigt, beispielsweise mittels Schrauben. Die Basis selbst ist z.B. am Boden oder an einem so genannten Pumpstand verankert bzw. wird von einem Pumpstand oder einer anderen Einrichtung gebildet.
  • Kommt es zu einem Störfall, beispielsweise einem so genannten Crash oder Rotorburst, der Vakuumpumpe, wird die gesamte Energie der Rotationseinheit in sehr kurzer Zeit in die Basis geleitet. Die Basis kann sich hierbei unkontrolliert bewegen und es können sich Teile von der Basis lösen. Dem damit verbundenen Gefahrenpotenzial muss in geeigneter Weise begegnet werden.
  • Es ist folglich eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Befestigen einer Vakuumpumpe zu schaffen, welche die Vakuumpumpe derart an einer Basis befestigt, dass bei einem Störfall die Umgebung der Vakuumpumpe nicht gefährdet ist.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Befestigungsvorrichtung sowie ein System aus einer Vakuumpumpe und einer Befestigungsvorrichtung jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
  • Erfindungsgemäß ist zumindest ein Energieaufnehmer vorgesehen, der mit einem pumpenseitigen Abschnitt an der Stationäreinheit der Vakuumpumpe und mit einem basisseitigen Abschnitt an der Basis, insbesondere lösbar, befestigt werden kann. Bei der Basis kann es sich insbesondere um ein Gestell für die Vakuumpumpe, vorzugsweise einen Pumpstand, handeln. Der basisseitige Abschnitt befindet sich insbesondere an jener Seite der Vakuumpumpe, die der einer zu evakuierenden Kammer zugewandten Seite der Vakuumpumpe gegenüberliegt.
  • Die Stationäreinheit der Vakuumpumpe kann insbesondere ein Unterteil und/oder ein Gehäuse der Vakuumpumpe umfassen. Die Rotationseinheit umfasst vorzugsweise einen Rotor, der zur Erzeugung eines Hochvakuums oder Ultrahochvakuums in bekannter Weise mit hohen Drehzahlen drehend angetrieben wird.
  • Der pumpenseitige Abschnitt sowie der basisseitige Abschnitt sind miteinander verbunden und im verbundenen Zustand gegeneinander verlagerbar. Die beiden Abschnitte können insbesondere separate Bauteile oder ein gemeinsames Bauteil bilden. Der Begriff "Verlagern" umfasst sowohl eine Relativbewegung mehrerer separater Bauteile als auch beispielsweise eine Verformung eines einzigen Bauteils, die mit einer Bewegung des pumpenseitigen Abschnitts und des basisseitigen Abschnitts relativ zueinander einhergeht.
  • Der Energieaufnehmer ist dazu ausgebildet, in einem Störfall der Vakuumpumpe von der Rotationseinheit auf die Stationäreinheit übertragene und in den Energieaufnehmer eingeleitete Bewegungsenergie der Vakuumpumpe durch Verlagerung der Abschnitte unter Aufrechterhaltung des verbundenen Zustands der Abschnitte aufzunehmen.
  • Der Energieaufnehmer kompensiert die anderenfalls unbeeinflusst in die Basis eingeleitete Energie der Rotationseinheit. Insbesondere kann der Energieaufnehmer eine Kraft, einen Impuls, einen Drehimpuls und/oder ein Moment, insbesondere ein Crash-Moment, aufnehmen.
  • Die Zeitdauer des Störfalls, insbesondere die Crashzeit, kann durch den Energieaufnehmer verlängert werden, so dass Energiespitzen bzw. Spitzenmomente reduziert werden können. Die Energieeinleitung in die Basis wird somit minimiert. Dadurch, dass die Abschnitte dennoch miteinander verbunden bleiben, können sich keine Teile lösen, so dass von der Vakuumpumpe keine Gefahr für die Umgebung ausgeht,
  • Erfindungsgemäß liegt somit gewissermaßen eine "aufnahmefähige" Befestigungsvorrichtung vor, welche die bei einem Störfall frei werdende Energie kompensieren kann. Beispielsweise kann die Befestigungsvorrichtung aufgrund ihres Energieaufnehmers als "Knautschzone" wirken, welche die Rotationsenergie zumindest zu einem wesentlichen Teil absorbieren kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Befestigungsvorrichtung so ausgebildet sein, dass die frei werdende Rotationsenergie zum überwiegenden Teil in Wärme umgewandelt wird, z.B. mittels einer Bremseinrichtung. Bei herkömmlichen, z.B. mit Hilfe gewöhnlicher Schrauben an der Basis angebrachten Vakuumpumpen kann, wenn überhaupt, nur ein geringer Teil der freiwerdenden Energie kompensiert werden, bevor entweder die Schrauben oder andere mehr oder weniger starre Befestigungsmittel unwirksam werden und sich die Pumpe von der Basis löst, oder die Basis aufgrund der eingeleiteten Energie in unkontrollierter Weise reagiert.
  • Weiterbildungen der Erfindung sind auch den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen zu entnehmen.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Verlagerung eine kontrollierte, vorgegebene, insbesondere begrenzte, Relativbewegung der beiden Abschnitte zueinander. Die Relativbewegung kann insbesondere eine Drehbewegung umfassen. Die bei einem Störfall frei werdende Energie kann somit zumindest teilweise in die Relativbewegung umgesetzt werden, so dass die Energie in geeigneter Weise kompensiert werden kann. Insbesondere kann der basisseitige Abschnitt stationär, d.h. relativ zu Basis festgelegt sein, während sich der pumpenseitige Abschnitt relativ zum basisseitigen Abschnitt bewegen kann.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform sind die Abschnitte des Energieaufnehmers als separate Bauteile ausgebildet, wobei die Energieaufnahme durch Bremsen des einen Bauteils mittels des anderen Bauteils erfolgt. Die bei einem Störfall frei werdende Energie wird zumindest teilweise in Reibungswärme umgesetzt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der basisseitige Abschnitt als Bremseinheit für den pumpenseitigen Abschnitt ausgebildet oder umfasst eine Bremseinheit. Insbesondere ist der basisseitige Abschnitt auch im Störfall fest mit der Basis verbunden, während sich der pumpenseitige Abschnitt relativ zum basisseitigen Abschnitt bewegt und dabei abgebremst wird. Dies ist in konstruktiver Hinsicht besonders einfach zu realisieren, da die Bremseinheit mit der Basis verbunden sein kann. Grundsätzlich ist jedoch umgekehrt auch denkbar, dass der pumpenseitige Abschnitt als Bremseinheit ausgebildet ist oder eine Bremseinheit umfasst. Als Bremseinheit ist vorzugweise eine mechanische Bremse vorgesehen, wobei alternativ oder zusätzlich im Prinzip auch eine elektrische oder magnetische Bremse, z.B. eine Wirbelstrombremse, vorgesehen sein kann.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst die Bremseinheit Bremsbacken für den pumpenseitigen Abschnitt, die vorzugsweise als Bremsringe ausgebildet sind. Die Bremsbacken und/oder der Bereich des pumpenseitigen Abschnitts, welcher mit den Bremsbacken zusammenwirkt, können insbesondere ein reibungserhöhendes Material aufweisen, beispielsweise ein Gummimaterial. Auf diese Weise kann die Bremswirkung verbessert werden. Die Bremseinheit kann auch mehrere Bremsbacken umfassen, die an unterschiedlichen Positionen mit dem pumpenseitigen Abschnitt zusammenwirken. Auch ist es möglich, dass sich die Bremsbacken über den gesamten Umfangsbereich des pumpenseitigen Abschnitts erstrecken. In diesem Fall können die Bremsbacken beispielsweise als Bremsringe ausgebildet sein, wobei vorzugsweise ein oberer Bremsring und ein unterer Bremsring einen Flansch des pumpenseitigen Abschnitts zwischen sich aufnehmen und einklemmen können.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Bremswirkung der Bremseinheit einstellbar, insbesondere durch Verstellen von Bremsbacken der Bremseinheit. Vorzugsweise kann zum Verstellen ein Spannring vorgesehen sein. Die Stärke der Bremswirkung kann dadurch variiert werden. Dies kann alternativ oder zusätzlich durch eine geeignete Materialwahl erfolgen.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform ist der pumpenseitige Abschnitt als Befestigungsplatte ausgebildet. Die Befestigungsplatte kann insbesondere eine kreisrunde Form aufweisen. Vorzugsweise steht die Befestigungsplatte über die Stationäreinheit der Vakuumpumpe vor und bildet einen Flansch für die Bremsbacken.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wirken die beiden Bauteile derart zusammen, dass eine im Störfall auftretende Drehbewegung des pumpenseitigen Bauteils durch das basisseitige Bauteil gebremst und eine Bewegung des pumpenseitigen Bauteils mit einer zur Drehachse senkrechten Komponente zumindest im Wesentlichen unterbunden wird.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform weisen die beiden Bauteile jeweils einen Grundaufbau auf, wobei zumindest eines der Bauteile wenigstens bereichsweise an dem Grundaufbau zusätzlich mit einem reibungserhöhenden Material versehen ist. Durch das reibungserhöhende Material kann die Bremswirkung verbessert werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Abschnitte des Energieaufnehmers als Bereiche zumindest eines gemeinsamen Bauteils ausgebildet, wobei die Energieaufnahme durch Verformen des Bauteils erfolgt.
  • Es liegen hier somit keine getrennten Bauteile, sondern ein gemeinsames Bauteil vor. Das Bauteil kann insbesondere einstückig gefertigt sein. Auch ist es denkbar, dass die Bauteile separat gefertigt und anschließend fest miteinander verbunden werden. Als gemeinsames Bauteil kann folglich auch ein Verbundelement vorgesehen sein.
  • Die im Störfall frei werdende Energie wird hierbei zumindest zum Teil durch eine Verformung des Bauteils kompensiert. Hierbei wird die Energie in Verformungsenergie und Wärme umgewandelt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Bauteil dabei irreversibel verformt wird, so dass das Bauteil nach einem Störfall ersetzt werden muss. Vorzugsweise ist das Bauteil derart ausgebildet, dass bei einer störfallbedingten Verformung sich keine Teile lösen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Vakuumpumpe stets mit der Basis verbunden bleibt, auch wenn sie sich in einem gewissen Maße, dabei aber gleichwohl kontrolliert, relativ zu der Basis bewegen kann.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst das gemeinsame Bauteil wenigstens einen Verformungskörper, der insbesondere ein Blech, einen Stab und/oder ein Gummielement umfasst. Das Material und die Steifigkeit des Verformungskörpers kann vorzugsweise derart gewählt werden, dass bei einem Störfall ein möglichst großer Anteil der frei werdenden Energie aufgenommen werden kann, während die Verbindung zwischen der Vakuumpumpe und der Basis aufrecht erhalten bleibt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das gemeinsame Bauteil oder ein Verformungskörper des gemeinsamen Bauteils einen Materialverbund, wobei aus einem ersten Material bestehende Bereiche zumindest im Wesentlichen zur Befestigung an der Vakuumpumpe und an der Basis ausgebildet sind und zumindest ein aus einem zweiten, von dem ersten Material verschiedenen Material bestehender Bereich zumindest im Wesentlichen zur Energieaufnahme dient. Das erste Material kann hierbei insbesondere fester, härter oder starrer sein als das zweite Material, welches verformt wird. Auf diese Weise wird eine sichere Verbindung zwischen der Vakuumpumpe und dem Verformungskörper bzw. der Basis und dem Verformungskörper gewährleistet. Die einzelnen Bereiche müssen jedoch nicht strikt voneinander getrennt sein. So können an einem Übergangsbereich beispielsweise auch das erste Material und das zweite Material miteinander vermischt sein oder ineinander übergehen. Der Materialverbund ist darüber hinaus nicht auf lediglich zwei Materialien beschränkt. So können auch mehrere unterschiedliche Materialien eingesetzt werden, welche beispielsweise besonders gute Verformungseigenschaften aufweisen bzw. ein besonders gutes Energieaufnahmeverhalten besitzen.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform ist eine Begrenzungseinrichtung vorgesehen, welche eine bei dem Störfall entstehende Bewegung, insbesondere eine Drehbewegung, des pumpenseitigen Abschnitts relativ zu dem basisseitigen Abschnitt begrenzt, wobei insbesondere die Begrenzungseinrichtung zusätzlich zu einer Bremseinheit für den pumpenseitigen Abschnitt vorgesehen ist.
  • Vorzugsweise kann der Drehwinkel begrenzt werden. Insbesondere kann sich auf diese Weise die Vakuumpumpe nicht beliebig weit relativ zur Basis verdrehen. Die Begrenzungseinrichtung kann einen festen Anschlag umfassen, welcher die Relativbewegung abrupt beendet.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Begrenzungseinrichtung zusätzlich als Führung für die Bewegung des pumpenseitigen Abschnitts ausgebildet. Insbesondere umfasst die Führung wenigstens einen Stift an dem einen der Abschnitte, der in ein Langloch an dem anderen Abschnitt eingreift. Das Langloch kann insbesondere gekrümmt sein. Vorzugsweise umfasst der basisseitige Abschnitt den Stift, während der pumpenseitige Abschnitt, insbesondere die Befestigungsplatte, das Langloch aufweist. Grundsätzlich ist auch eine umgekehrte Anordnung möglich.
  • Die Erfindung betrifft auch ein System mit wenigstens einer Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, und zumindest einer Befestigungsvorrichtung. Die Befestigungsvorrichtung kann hierbei eine oder mehrere der eben beschriebenen Merkmale aufweisen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Schnittansicht einer Vakuumpumpe, die mithilfe einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform an einer Basis befestigt ist,
    Fig. 2
    eine Schnittansicht eines Teilbereichs der Befestigungsvorrichtung gemäß Fig. 1,
    Fig. 3
    eine Draufsicht eines Teilbereichs der Befestigungsvorrichtung gemäß Fig. 1, und
    Fig. 4
    eine Schnittansicht einer Vakuumpumpe, die mithilfe einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform an einer Basis befestigt ist.
  • Zunächst ist festzuhalten, dass die dargestellten Ausführungsformen rein beispielhafter Natur sind. Insbesondere können die Anzahl und die Art und Weise der Anordnung der einzelnen dargestellten Befestigungsmittel, Langlöcher und Stifte variieren. Die Merkmale einer Ausführungsform können auch beliebig mit Merkmalen der anderen Ausführungsform kombiniert werden.
  • In Fig. 1 ist eine Vakuumpumpe 10 mit einer unter anderem das Gehäuse der Pumpe umfassenden Stationäreinheit 12 dargestellt. Im Inneren der Stationäreinheit 12 befindet sich eine in Fig. 1 nur schematisch angedeutete Rotationseinheit 13. Die Stationäreinheit 12 weist im oberen Bereich einen Befestigungsflansch 14 zur Befestigung der Vakuumpumpe 10 an einem zu evakuierenden Behältnis auf.
  • Bei der Vakuumpumpe 10 handelt es sich insbesondere um eine Turbomolekularpumpe herkömmlichen Aufbaus mit einer pumpwirksame Rotorscheiben 13b tragenden Rotorwelle 13a als Bestandteil der Rotationseinheit 13, wobei aber auch andere Arten von mit rotierenden Teilen versehenen Vakuumpumpen in Frage kommen.
  • Am unteren Bereich weist die Stationäreinheit 12 ein Unterteil 16 der Vakuumpumpe auf, welches mit einer Befestigungsvorrichtung verbunden werden kann. Die Befestigungsvorrichtung umfasst einen Energieaufnehmer 17 und stellt das Bindeglied zwischen der Vakuumpumpe 10 und einer Basis 18 dar. Die Basis 18 kann beispielsweise als Pumpstand ausgebildet sein, welcher selbst fest am Boden verankert sein kann.
  • Der Energieaufnehmer 17 weist einen pumpenseitigen Abschnitt 20 auf, welcher mit dem Unterteil 16 der Vakuumpumpe 10 verbunden ist. Ferner umfasst der Energieaufnehmer 17 einen basisseitigen Abschnitt 22, welcher mit der Basis 18 fest verbunden ist. Zur Befestigung der jeweiligen Abschnitte sind Befestigungsmittel 24 vorgesehen, welche beispielsweise als Schrauben ausgebildet sein können.
  • Der basisseitige Abschnitt 22 umfasst eine Bremseinheit 26, welche Bremsbacken 28 aufweist. Die beiden Bremsbacken 28 können mit Hilfe einer Schraube 24 oder eines Spannrings verstellt werden, d.h. die Bremswirkung kann gezielt eingestellt werden.
  • Der pumpenseitige Abschnitt 20 weist eine Befestigungsplatte 30 auf, welche zwischen den Bremsbacken 28 aufgenommen ist.
  • Die Befestigungsplatte 30 kann insbesondere kreisförmig ausgebildet sein, während die Bremsbacken 28 als Bremsringe ausgestaltet sein können.
  • Im normalen Betrieb ist die Vakuumpumpe 10 durch die Befestigungsvorrichtung fest mit der Basis 18 verbunden. Kommt es zu einem Störfall, beispielsweise einem so genannten Crash oder Rotorburst, wird die Vakuumpumpe 10 aufgrund der frei werdenden Rotationsenergie der Rotationseinheit in Drehung um die Drehachse D versetzt. Diese Drehbewegung wird auf den pumpenseitigen Abschnitt 20 übertragen und mittels der Bremsbacken 28 des basisseitigen Abschnitts 22 gebremst. Die im Störfall frei werdende Energie kann folglich mittels des Energieaufnehmers 17 kompensiert und in Wärme umgewandelt werden. Die Vakuumpumpe 10 bleibt dabei mit der Basis 18 verbunden.
  • Eine Weiterbildung dieses Konzeptes ist in den Fig. 2 und Fig. 3 dargestellt. Demnach kann die Bremseinheit 26 einen Stift 32 umfassen, welcher mit der Befestigungsplatte 30 zusammenwirkt. Wie in Fig. 3 zu sehen ist, greift der Stift 32 des basisseitigen Abschnitts 22 in ein Langloch 34 des pumpenseitigen Abschnitts 20 ein. Die Drehung der Befestigungsplatte 30 wird demnach abrupt gestoppt, sobald der Stift 32 ein Ende des Langlochs 34 erreicht.
  • Eine alternative Ausführungsform einer Befestigungsvorrichtung ist in Fig. 4 dargestellt. Der Energieaufnehmer 17 umfasst bei diesem Konzept einen Verformungskörper 36. Der Verformungskörper 36 kann hierbei ein erstes Material 38 und ein zweites Material 40 umfassen. Das erste Material 38 ist insbesondere steifer als das zweite Material 40 und wird jeweils verwendet, um die Vakuumpumpe 10 und die Basis 18 mit der Befestigungsvorrichtung zu verbinden. Das zweite Material 40 ist hingegen derart verformbar, dass die in einem Störfall frei werdende Energie durch den Verformungskörper 36 aufgenommen und in Verformungsenergie umgewandelt werden kann.
  • Der von dem zweiten Material 40 gebildete Verformungsabschnitt kann z.B. von einem massiven Materialblock gebildet sein, der über die aus dem ersten Material 38 bestehenden Abschnitte mit der Vakuumpumpe 10 bzw. der Basis 18 verbunden ist. Alternativ kann der Verformungsabschnitt eine Mehrzahl einzelner Elemente z.B. in Form von Stäben, Blechen oder Kunststoff- oder Gummielementen umfassen.
  • Durch die Erfindung ist es somit möglich, in einem Störfall frei werdende Energie aufzunehmen und umzuwandeln, d.h. derart zu kompensieren oder zu absorbieren, dass keine Gefahr besteht, dass sich die Vakuumpumpe 10 von der Basis 18 löst.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Vakuumpumpe
    12
    Stationäreinheit
    13
    Rotationseinheit
    13a
    Rotorwelle
    13b
    Rotorscheibe
    14
    Befestigungsflansch
    16
    Unterteil
    17
    Energieaufnahme
    18
    Basis, Pumpenstand
    20
    pumpenseitiger Abschnitt
    22
    basisseitiger Abschnitt
    24
    Befestigungsmittel, Schraube
    26
    Bremseinheit
    28
    Bremsbacke, Bremsring
    30
    Befestigungsplatte
    32
    Stift
    34
    Langloch
    36
    Verformungskörper
    38
    erstes Material
    40
    zweites Material
    D
    Drehachse

Claims (15)

  1. Vorrichtung zum Befestigen einer Vakuumpumpe (10), insbesondere einer Turbomolekularvakuumpumpe, an einer Basis (18), wobei die Vakuumpumpe (10) eine an der Basis (18) zu befestigende Stationäreinheit (12) sowie eine sich während des Betriebs relativ zur Stationäreinheit (12) drehende Rotationseinheit (13) umfasst,
    mit zumindest einem Energieaufnehmer (17), der mit einem pumpenseitigen Abschnitt (20) an der Stationäreinheit (12) der Vakuumpumpe (10) und mit einem basisseitigen Abschnitt (22) an der Basis (18) befestigbar ist, wobei die beiden Abschnitte (20, 22) des Energieaufnehmers (17) miteinander verbunden und im verbundenen Zustand gegeneinander verlagerbar sind, und
    wobei der Energieaufnehmer (17) dazu ausgebildet ist, in einem Störfall der Vakuumpumpe (10) von der Rotationseinheit (13) auf die Stationäreinheit (12) übertragene und in den Energieaufnehmer (17) eingeleitete Bewegungsenergie der Vakuumpumpe (17) durch Verlagerung der Abschnitte (20, 22) unter Aufrechterhaltung des verbundenen Zustands der Abschnitte (20, 22) aufzunehmen.
  2. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Verlagerung eine kontrollierte, vorgegebene, insbesondere begrenzte, Relativbewegung der beiden Abschnitte (20, 22) zueinander umfasst.
  3. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Abschnitte (20, 22) des Energieaufnehmers (17) als separate Bauteile ausgebildet sind, wobei die Energieaufnahme (17) durch Bremsen des einen Bauteils mittels des anderen Bauteils erfolgt.
  4. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der basisseitige Abschnitt (22) als Bremseinheit (26) für den pumpenseitigen Abschnitt (20) ausgebildet ist oder eine Bremseinheit (26) umfasst.
  5. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Bremseinheit (26) Bremsbacken (28) für den pumpenseitigen Abschnitt (20) umfasst, die vorzugsweise als Bremsringe ausgebildet sind.
  6. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Bremswirkung der Bremseinheit (26) einstellbar ist, insbesondere durch Verstellen von Bremsbacken (28) der Bremseinheit (26).
  7. Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der pumpenseitige Abschnitt (20) als Befestigungsplatte (30) ausgebildet ist.
  8. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die beiden Bauteile derart zusammenwirken, dass eine bei dem Störfall entstehende Drehbewegung des pumpenseitigen Bauteils durch das basisseitige Bauteil gebremst und eine Bewegung des pumpenseitigen Bauteils mit einer zur Drehachse (D) senkrechten Komponente zumindest im Wesentlichen unterbunden wird.
  9. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die beiden Bauteile jeweils einen Grundaufbau aufweisen, wobei zumindest eines der Bauteile wenigstens bereichsweise an dem Grundaufbau zusätzlich mit einem reibungserhöhenden Material versehen ist.
  10. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Abschnitte (20, 22) des Energieaufnehmers (17) als Bereiche zumindest eines gemeinsamen Bauteils ausgebildet sind, wobei die Energieaufnahme durch Verformen des Bauteils erfolgt.
  11. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das gemeinsame Bauteil wenigstens einen Verformungskörper (36) umfasst, der insbesondere ein Blech, einen Stab und/oder ein Gummielement umfasst.
  12. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das gemeinsame Bauteil oder ein Verformungskörper (36) des gemeinsamen Bauteils einen Materialverbund umfasst, wobei aus einem ersten Material (38) bestehende Bereiche zumindest im Wesentlichen zur Befestigung an der Vakuumpumpe (10) und an der Basis (18) ausgebildet sind und zumindest ein aus einem zweiten, von dem ersten Material (38) verschiedenen Material (40) bestehender Bereich zumindest im Wesentlichen zur Energieaufnahme dient.
  13. Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Begrenzungseinrichtung vorgesehen ist, welche eine bei dem Störfall entstehende Bewegung, insbesondere eine Drehbewegung, des pumpenseitigen Abschnitts (20) relativ zu dem basisseitigen Abschnitt (22) begrenzt, wobei insbesondere die Begrenzungseinrichtung zusätzlich zu einer Bremseinheit (26) für den pumpenseitigen Abschnitt (20) vorgesehen ist.
  14. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Begrenzungseinrichtung zusätzlich als Führung für die Bewegung des pumpenseitigen Abschnitts (20) ausgebildet ist und insbesondere wenigstens einen Stift (32) an dem einen der Abschnitte (20, 22) umfasst, der in ein Langloch (34) an dem anderen Abschnitt (22, 20) eingreift.
  15. System mit wenigstens einer Vakuumpumpe (10), insbesondere Turbomolekularvakuumpumpe, und zumindest einer Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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