EP3371458A1 - Trockenvakuumpumpe - Google Patents

Trockenvakuumpumpe

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EP3371458A1
EP3371458A1 EP16790952.2A EP16790952A EP3371458A1 EP 3371458 A1 EP3371458 A1 EP 3371458A1 EP 16790952 A EP16790952 A EP 16790952A EP 3371458 A1 EP3371458 A1 EP 3371458A1
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EP
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side bearing
vacuum pump
dry vacuum
pump according
pump
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EP16790952.2A
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Peter Birch
Robert Jenkins
Clive Tunna
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Original Assignee
Leybold GmbH
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Publication date
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    • F04C25/00—Adaptations of pumps for special use of pumps for elastic fluids
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Definitions

  • the dry vacuum pump according to the invention has a pump housing. Through the pump housing several Schöpfschreib are formed. Rotor elements are arranged in the pump chamber for conveying a pumping medium from a high-vacuum-side inlet to an outlet. At least one rotor element is arranged in each pumping chamber. Preferably, two rotor elements are arranged in at least one pump chamber, which cooperate suitably for conveying the pumping medium from the inlet to the outlet.
  • the high vacuum side bearing is exposed to a pressure which is lower than in the at least one high vacuum side bearing adjacent pump chamber.
  • This makes it possible to use other lubricants and thus also to use cheaper bearings, as they must meet lower requirements for high vacuum compatibility.
  • the problem of outgassing of the lubricant is reduced.
  • a pressure of less than 1 mbar, preferably less than 0.001 mbar and particularly preferably less than 0.0001 mbar is generated by the dry vacuum pump.
  • the sealing device is preferably designed as a dry seal, that a sealing material can be used, which does not have to be additionally wetted with oil.
  • a sealing material can be used, which does not have to be additionally wetted with oil.
  • it is a contactless shaft seal with a very small sealing gap.
  • the sealing device has at least two lip seals, wherein an intermediate chamber between the at least two lip seals is connected via a second channel to a region of the dry vacuum pump in which a pressure prevails which is higher than the pressure in the at least one pump chamber adjacent to the high vacuum side bearing , but at the same time lower than the pressure in the recess.
  • a pressure prevails which is higher than the pressure in the at least one pump chamber adjacent to the high vacuum side bearing , but at the same time lower than the pressure in the recess.
  • the adjustment of this pressure difference is preferably carried out stepwise over the intermediate chamber.
  • a pressure of from 100 ⁇ m to 0 ⁇ m is prevailing.
  • the pump housing has a parting plane extending in the longitudinal direction of the rotor shaft.
  • the pump housing is formed in two parts.
  • the parts of the pump housing preferably have contact surfaces through which the parting plane runs.
  • the first channel and / or the second channel is formed as a groove in one of the contact surfaces.
  • the course of the first and / or second channel can be formed in a simple manner.
  • Figure 1 is a schematic representation of an inventive
  • Dry vacuum pump cut along a parting plane of the pump housing
  • a first pumping chamber 34 is in this case immediately adjacent to the high-vacuum-side bearing 32.
  • the inlet is connected to the first pumping chamber 34 so that a low pressure prevails in the first pumping chamber 34.
  • a sealing device 36 is arranged, which is shown in detail in Figure 2.
  • the sealing device 36 has a first lip seal 38 and a second lip seal 40. These are separated by a spacer 43. Both the first lip seal 38 and the second lip seal 40 abuts against the rotor shaft 18.
  • the second channel 56 it is advisable, for example, to connect the second channel 56 to a connecting channel 26 which lies in the flow direction in front of the connecting channel 26 to which the first channel 44 is connected.
  • the illustrated dry vacuum pump is shown in section, wherein the sectional plane coincides with the parting plane of the pump housing 10. Shown is the lower pump housing half, which has a contact surface 58, with which the lower half of the pump housing 10 with an upper Half of the pump housing 10 is joined together.
  • the first channel 44 and the second channel 56 are formed as a groove in the contact surface 58.

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Abstract

Trockenvakuumpumpe mit einem mehrere Schöpfräume ausbildenden Pumpengehäuse, wobei in den Schöpfräumen Rotorelemente angeordnet sind, zur Förderung eines Pumpmediums von einem hochvakuumseitigen Einlass zu einem Auslass. Dabei ist in jedem Schöpfraum mindestens ein Rotorelement angeordnet. Die Rotorelemente sind mit einer Rotorwelle verbunden. Die Rotorwelle wird getragen von Lagern, wobei ein hochvakuumseitiges Lager in einer Ausnehmung angeordnet ist. Zwischen dem hochvakuumseitigen Lager und mindestens einem, dem hochvakuumseitigen Lager benachbarten Schöpfraum, ist eine Dichtungsvorrichtung angeordnet. Die Ausnehmung ist über einen ersten Kanal mit einem Bereich der Trockenvakuumpumpe verbunden, in dem ein höherer Druck herrscht als in mindestens einen dem hochvakuumseitigen Lager benachbarten Schöpfraum.

Description

Trockenvakuumpumpe
Die Erfindung betrifft eine Trockenvakuumpumpe zum Erzeugen eines Vakuums.
Bekannte Trockenvakuumpumpen weisen ein Rotorelement auf, das mit einer drehbar gelagerten und von einem Elektromotor angetriebenen Rotorwelle verbunden ist. Das Rotorelement ist dabei in einem Schöpfraum angeordnet, welcher durch ein Pumpengehäuse gebildet wird. Das Pumpengehäuse weist einen Einlass sowie einen Auslass auf, wobei durch die Drehung des Rotorelements ein Pumpmedium vom Einlass zum Auslass gefördert wird. Insbesondere weist die Trockenvakuumpumpe hierzu mehrere, vorzugsweise zwei Rotorelemente in einem Schöpfraum auf, die zum Fördern des Pumpmediums zusammenwirken.
Für die Erzeugung eines hohen Vakuums werden Trockenvakuumpumpen mehrstufig ausgebildet, so dass in einem Pumpengehäuse mehrere Schöpfräume ausgebildet sind, in denen jeweils mindestens ein Rotorelement angeordnet ist. Die einzelnen Schöpfräume sind durch geeignete Verbindungskanäle fluidisch miteinander verbunden, so dass das Pumpmedium vom Einlass durch jeden Schöpfraum zum Auslass gefördert wird. Hierdurch werden insbesondere Drücke von weniger als 1 mbar bis zu weniger als 0,0001 mbar erzeugt. Bekannte Trockenvakuumpumpen weisen dabei die Besonderheit auf, dass die Dichtung zwischen Rotorelement und Pumpengehäuse ölfrei erfolgt. Dies hat den besonderen Vorteil, dass keine ölhaltige Luft die Trockenvakuumpumpe verlassen kann und angeschlossene Apparaturen kontaminieren kann.
Die Rotorwelle ist gegenüber dem Pumpengehäuse durch Lager abgestützt, bei dem es sich insbesondere um Wälzlager handelt. Aufgrund der hohen Drehgeschwindigkeit der Rotorwelle müssen diese Lager eine Schmierung aufweisen. Die für die Schmierung verwendeten Schmiermittel müssen an das am Lager herrschende Vakuum angepasst werden, um ein Ausgasen des Schmiermittels zu vermeiden. Dies schränkt die Auswahl möglicher Schmiermittel für die Lager ein. Da Schmierung und Lager in Trockenvakuumpumpen aufeinander abgestimmt werden müssen, werden somit auch die verwendbaren Lager beschränkt, was üblicherweise zu erhöhten Kosten führt, da spezielle Lager erforderlich sind .
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Trockenvakuumpumpe zu schaffen, in der kostengünstigere Lager verwendet werden können.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Trockenvakuumpumpe gemäß Anspruch 1.
Die erfindungsgemäße Trockenvakuumpumpe weist ein Pumpengehäuse auf. Durch das Pumpengehäuse sind mehrere Schöpfräume ausgebildet. In dem Schöpfräumen sind Rotorelemente angeordnet zur Förderung eines Pumpmediums von einem hochvakuumseitigen Einlass zu einem Auslass. Dabei ist in jedem Schöpfraum mindestens ein Rotorelement angeordnet. Vorzugsweise sind in mindestens einem Schöpfraum zwei Rotorelemente angeordnet, die zur Förderung des Pumpmediums vom Einlass zum Auslass geeignet zusammenwirken.
Erfindungsgemäß sind die Rotorelemente mit einer Rotorwelle verbunden. Ist je Schöpfraum mehr als ein Rotorelement vorgesehen, so sind einzelne Rotorelemente mit jeweils einer Rotorwelle verbunden. Mindestens eine Rotorwelle wird dabei angetrieben, vorzugsweise von einem Elektromotor.
Die Rotorwelle wird erfindungsgemäß von Lagern getragen, wobei ein hochvakuumseitiges Lager in einer Ausnehmung angeordnet ist. Hierbei wird als hochvakuumseitiges Lager das Lager bezeichnet, welches in Längsrichtung der Rotorwelle weiter in Richtung des Hochvakuums angeordnet ist. Hierbei ist das hochvakuumseitige Lager nicht zwingend am hochvakuumseitigen Ende der Rotorwelle angeordnet. Dies ist jedoch möglich und wird durch die Definition des hochvakuumseitigen Lagers mit umfasst. Dem gegenüber gibt es ein auslassseitiges Lager, welches in Längsrichtung der Rotorwelle in Richtung des Hochvakuums vor dem hochvakuumseitigen Lager angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Ausnehmung wird vorzugsweie durch das Gehäuse ausgebildet und ist insbesondere in Richtung der Rotorwelle offen. Da das hochvakuumseitige Lager erfindungsgemäß in der Ausnehmung angeordnet ist, ist die Ausnehmung am Ort des hochvakuumseitigen Lagers ausgebildet.
Erfindungsgemäß ist zwischen dem hochvakuumseitigen Lager und mindestens einen im hochvakuumseitigen Lager insbesondere unmittelbar benachbarten Schöpfraum eine Dichtungsvorrichtung angeordnet. Weiter ist die Ausnehmung, in der das hochvakuumseitige Lager angeordnet ist, über einen ersten Kanal mit einem Bereich der Trockenvakuumpumpe verbunden, in dem ein höherer Druck herrscht als in dem mindestens einen dem hochvakuumseitigen Lager benachbarten Schöpfraum. Durch den ersten Kanal wird sichergestellt, dass in der Ausnehmung ein höherer Druck herrscht als in dem mindestens einen dem hochvakuumseitigen Lager benachbarten Schöpfraum. Dabei verhindert die Dichtungsvorrichtung einen Ausgleich dieser Druckdifferenz zwischen der Ausnehmung und dem dem hochvakuumseitigen Lager benachbarten Schöpfraum. Somit ist das hochvakuumseitige Lager einem Druck ausgesetzt, der niedriger ist als in dem mindestens einen dem hochvakuumseitigen Lager benachbarten Schöpfraum. Dadurch ist es möglich, andere Schmiermittel zu verwenden und somit ebenfalls kostengünstigere Lager zu verwenden, da diese geringere Anforderungen bezüglich der Hochvakuumverträglichkeit erfüllen müssen. Insbesondere wird das Problem des Ausgasens des Schmiermittels reduziert. Durch Vorsehen des ersten Kanals wird sichergestellt, dass in der Ausnehmung ein definierter Druck herrscht, der bestimmt wird durch den Bereich der Trockenvakuumpumpe, mit dem der erste Kanal verbunden ist.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Trockenvakuumpumpe um eine Klauenpumpe, eine Wälzkolbenpumpe oder eine Schraubenpumpe.
Vorzugsweise wird durch die Trockenvakuumpumpe ein Druck von weniger als 1 mbar, bevorzugt weniger als 0,001 mbar und besonders bevorzugt weniger als 0,0001 mbar erzeugt.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem hochvakuumseitigen Lager um ein fettgeschmiertes Lager. Dies wird ermöglichst, da in der Ausnehmung ein höherer Druck herrscht als in dem mindestens einen dem hochvakuumseitigen Lager benachbarten Schöpfraum. Fett zum Schmieren eines Lagers neigt besonders dazu, bei Vakuum auszugasen und hierdurch seine Schmiermitteleigenschaften zu verlieren. Erst durch Vorsehen des ersten Kanals, durch den der Druck in der Ausnehmung und somit auch am hochvakuumseitigen Lager erhöht werden kann, ist es überhaupt möglich, als hochvakuumseitiges Lager ein fettgeschmiertes Lager zu verwenden. Bei fettgeschmierten Lagern handelt es sich u. a. um Standardlager, so dass die Kosten für die verwendeten Lager weiter reduziert werden können.
Vorzugsweise ist weder in der Ausnehmung noch in der Dichtungsvorrichtung Öl vorhanden. Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Dichtungsvorrichtung um eine Trockendichtung. Öl hat den erheblichen Nachteil, dass dieses aufgrund seiner geringen Viskosität durch die Dichtungsvorrichtung in den Schöpfraum gelangen kann, so dass an die Trockenvakuumpumpe angeschlossene Vorrichtungen durch ölhaltige Luft kontaminiert werden können. Ist kein Öl vorhanden, weder in der Ausnehmung noch in der Dichtungsvorrichtung, wird dieses Problem auf einfache Weise verhindert. Ebenfalls ist kein Fett oder anderes Dichtmittel in der Dichtungsvorrichtung vorhanden.
Die Dichtungsvorrichtung ist vorzugsweise als trockene Dichtung ausgebildet, dass ein Dichtmaterial verwendet werden kann, das nicht zusätzlich mit Öl benetzt werden muss. Insbesondere handelt es sich um eine kontaktlose Wellendichtung mit einem sehr geringen Dichtspalt.
Vorzugsweise weist die Dichtungsvorrichtung mindestens eine Lippendichtung auf, wobei es sich bei der mindestens einen Lippendichtung insbesondere um eine PTFE-Lippendichtung handelt. Bei Lippendichtungen handelt es sich um ein Standardprodukt, welches auf einfache Weise hergestellt und kostengünstig bezogen werden kann. Dies reduziert die Kosten der Trockenvakuumpumpe weiter. Gleichzeitig wird durch den ersten Kanal aufgrund der damit kontrollierbaren Druckdifferenz zwischen der Ausnehmung und dem dem hochvakuumseitigen Lager benachbarten Schöpfraum sichergestellt, dass einerseits ein Kontakt zwischen Lippendichtung und Welle vorliegt, andererseits die Lippendichtung nicht durch die schnelle Drehung der Rotorwelle verbrennt oder sich zu schnell abnutzt. Durch die kontrollierbare Druckdifferenz ist der Anpressdruck der Lippendichtung kontrollierbar.
Vorzugsweise weist die Dichtungsvorrichtung mindestens zwei Lippendichtungen auf, wobei eine Zwischenkammer zwischen den mindestens zwei Lippendichtungen über einen zweiten Kanal mit einem Bereich der Trockenvakuumpumpe verbunden ist, in dem ein Druck herrscht, der höher ist als der Druck in dem mindestens einen dem hochvakuumseitigen Lager benachbarten Schöpfraum, jedoch gleichzeitig niedriger ist als der Druck in der Ausnehmung . Somit herrscht im Verhältnis zueinander in dem mindestens einen dem hochvakuumseitigen Lager benachbarten Schöpfraum der niedrigste Druck und in der Ausnehmung der höchste Druck, wobei die Anpassung dieser Druckdifferenz vorzugsweise stufenweise über die Zwischenkammer erfolgt. Hierdurch wird einerseits sichergestellt, dass je Lippendichtung nur eine gewisse Druckdifferenz anliegt, so dass ein Verbrennen oder ein zu schnelles sich Abnutzen der Lippendichtung gerade verhindert wird. Gleichzeitig kann durch Vorsehen von mindestens zwei Lippendichtungen eine vergrößerte Druckdifferenz zwischen der Ausnehmung und dem dem hochvakuumseitigen Lager benachbarten Schöpfraum erreicht werden. Somit kann im Bereich der Ausnehmung ein höherer Druck anliegen, wodurch die Anforderung an die Lager und das Schmiermittel der Lager bezüglich der Hochvakuumverträglichkeit reduziert werden. Selbstverständlich können auch mehr als zwei Lippendichtungen vorgesehen sein, wobei besonders bevorzugt zwischen je zwei Lippendichtungen eine Zwischenkammer vorgesehen ist. Keine, eine, eine Mehrzahl oder alle Zwischenkammern können dabei über Kanäle mit geeigneten Bereichen der Trockenvakuumpumpe verbunden sein, so dass die Drücke in den Zwischenkammern exakt gewählt werden können, so dass die Eigenschaften der Lippendichtungen berücksichtigt werden können.
Vorzugsweise herrscht in dem mindestens einen dem hochvakuumseitigen Lager benachbarten Schöpfraum ein Druck von lOOOmbar bis 0,lmbar.
Vorzugsweise herrscht in der Ausnehmung ein Druck, der niedriger ist, als der Umgebungsdruck bzw. Atmosphärendruck der Trockenvakuumpumpe. Insbesondere bei der Verwendung von fettgeschmierten Lagern ist es nicht erforderlich, dass an dem Lager Umgebungsdruck anliegt. Hierdurch kann die Druckdifferenz zwischen der Ausnehmung und dem dem hochvakuumseitigen Lager benachbarten Schöpfraum möglichst klein gehalten werden, wodurch insbesondere die Dichtungsvorrichtung einfach ausgestaltet werden kann. Vorzugsweise herrscht in der Ausnehmung ein Druck von mehr als 100 mbar, bevorzugt mehr als 400 mbar und besonders bevorzugt mehr als 500 mbar.
Vorzugsweise besteht ein Druckunterschied zwischen dem mindestens einen dem hochvakuumseitigen Lager benachbarten Schöpfraum und der Ausnehmung von <300 mbar, vorzugsweise <200 mbar und besonders bevorzugt <50 mbar.
Vorzugsweise weist der erste Kanal zwei Anschlussstellen auf, mit denen der erste Kanal mit der Ausnehmung verbunden ist, wobei jeweils eine Anschlussstelle auf jeweils einer Seite des hochvakuumseitigen Lagers angeordnet ist, so dass kein Druckunterschied vorliegt zwischen den Seiten des hochvakuumseitigen Lagers. Üblicherweise sind Lager nicht dafür ausgelegt, einen Druckunterschied auszugleichen. Durch das Vorsehen von zwei Anschlussstellen des ersten Kanals wird sichergestellt, dass kein Druckunterschied über das hochvakuumseitige Lager vorliegt.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Trockenvakuumpumpe um eine mehrstufige Pumpe. Hierbei sind insbesondere zwei Schöpfräume durch einen Verbindungskanal verbunden, zum fluidischen Verbinden der Schöpfräume. Hierdurch kann das Pumpmedium von einem Schöpfraum über den Verbindungskanal in den sich anschließenden Schöpfraum gelangen. Dabei ist vorzugsweise die erste Kanalpumpe und/oder der zweite Kanal mit jeweils einem Verbindungskanal verbunden.
Vorzugsweise ist das hochvakuumseitige Lager im Endbereich der Rotorwelle angeordnet. Insbesondere ist außerhalb des hochvakuumseitigen Lagers kein weiteres Element, gegebenenfalls mit Ausnahme eines Dichtelements mit der Welle verbunden. Insbesondere handelt es sich bei dem Endbereich um den Bereich der äußeren 5cm, insbesondere der äußeren 3cm der Welle. Vorzugsweise ist der mindestens eine dem hochvakuumseitigen Lager benachbarten Schöpfraum mit dem Einlass verbunden.
Vorzugsweise weist die Trockenvakuumpumpe mindestens einen ersten Schöpfraum, einen mittleren Schöpfraum und einen letzten Schöpfraum auf, wobei der erste Schöpfraum insbesondere unmittelbar benachbart zum hochvakuumseitigen Lager angeordnet ist. Weiter ist mit dem mittleren Schöpfraum der Einlass verbunden und mit dem letzten Schöpfraum der Auslass. Das Pumpmedium wird dabei vom mittleren Schöpfraum zum ersten Schöpfraum gefördert und sodann wird das Pumpmedium vom ersten Schöpfraum zum letzten Schöpfraum gefördert. Durch diese Anordnung weist der mittlere Schöpfraum, der mit dem Einlass verbunden ist, den niedrigsten Druck auf. Unmittelbar benachbart zum hochvakuumseitigen Lager ist jedoch der erste Schöpfraum, in dem bereits ein höherer Druck als im mittleren Schöpfraum vorliegt. Somit wird die Druckdifferenz zwischen dem dem hochvakuumseitigen Lager benachbarten Schöpfraum und der Ausnehmung, in dem das hochvakuumseitige Lager angeordnet ist, reduziert. Wäre der Einlass unmittelbar mit dem ersten Schöpfraum verbunden, würde der erste Schöpfraum den kleinsten Druck aufweisen, so dass durch die Dichtungsvorrichtung eine größere Druckdifferenz überbrückt werden müsste.
Vorzugsweise sind zwei Schöpfräume durch eine Trennwand voneinander getrennt, wobei der Verbindungskanal in der Trennwand angeordnet ist. Vorzugsweise ist der erste und/oder der zweite Kanal mit jeweils einem Schöpfraum unmittelbar verbunden.
Vorzugsweise weist das Pumpengehäuse eine Trennebene auf, die in Längsrichtung der Rotorwelle verläuft. Besonders bevorzugt ist das Pumpengehäuse zweiteilig ausgebildet. Hierdurch wird der Aufbau des Pumpengehäuses vereinfacht. Besonders bevorzugt ist es hierdurch möglich, eine einteilige Rotorwelle zu verwenden. Vorzugsweise weisen die Teile Pumpengehäuses Kontaktflächen auf, durch die die Trennebene verläuft. Dabei ist der erste Kanal und/oder der zweite Kanal als Nut in einer der Kontaktflächen ausgebildet. Hierdurch kann auf einfache Weise der Verlauf des ersten und/oder zweiten Kanals ausgebildet werden. Durch Zusammenfügen der Teile des Pumpengehäuses wird die Nut durch die Kontaktfläche des angefügten Teils abgedichtet, so dass ein geschlossener Kanal entsteht.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die Figuren erläutert.
Es zeigen :
Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Trockenvakuumpumpe, geschnitten entlang einer Trennebene des Pumpengehäuses,
Figur 2 eine Detailansicht des hochvakuumseitigen Lagers und der
Dichtungsvorrichtung der Trockenvakuumpumpe gezeigt in Figur 1 und
Figur 3 eine alternative Ausführungsform.
Die erfindungsgemäße Trockenvakuumpumpe weist mehrere axial hintereinander angeordnete Pumpstufen auf. In einem Pumpengehäuse 10 sind mehrere Schöpfräume 12 angeordnet. In den Schöpfräumen 12 sind erste Rotorelemente 14 und zweite Rotorelemente 16 angeordnet. Dabei sind die ersten Rotorelemente 14 mit einer ersten Rotorwelle 18 verbunden und die zweiten Rotorelemente 16 mit einer zweiten Rotorwelle 20. Erste Rotorelemente 14 und zweite Rotorelemente 16 wirken in der Weise zusammen, um ein Pumpmedium vom Einlass 22 zu einem Auslass 24 zu fördern. Hierzu sind die einzelnen Pumpstufen über Verbindungskanäle 26, welche in den Trennwänden 28, die die Schöpfräume 12 voneinander trennen, angeordnet.
Die Rotorwellen 18 und 20 sind durch vorvakuumseitige Lager 30 sowie hochvakuumseitige Lager 32 drehbar gelagert. Dabei ist im dargestellten Beispiel das hochvakuumseitige Lager 32 im Endbereich der jeweiligen Welle 18, 20 angeordnet.
Ein erster Schöpfraum 34 ist dabei unmittelbar benachbart zu dem hochvakuumseitigen Lager 32. Mit dem ersten Schöpfraum 34 ist, der Einlass verbunden, so dass im ersten Schöpfraum 34 ein niedriger Druck herrscht. Zwischen dem hochvakuumseitigen Lager 32 und dem ersten Schöpfraum 34 ist eine Dichtvorrichtung 36 angeordnet, welche im Detail in Figur 2 dargestellt ist. Die Dichtvorrichtung 36 weist eine erste Lippendichtung 38 sowie eine zweite Lippendichtung 40 auf. Diese sind durch einen Abstandshalter 43 voneinander getrennt. Sowohl die erste Lippendichtung 38 als auch die zweite Lippendichtung 40 liegt an der Rotorwelle 18 an.
Das hochvakuumseitige Lager 32 ist in einer Ausnehmung 42 angeordnet. Mit der Ausnehmung 42 ist ein erster Kanal 44 verbunden. Dabei weist der erste Kanal 44 zwei Anschlussstellen 48 auf, welche auf jeweils einer Seite des hochvakuumseitigen Lagers 32 mit der Ausnehmung 42 verbunden sind. Hierdurch wird sichergestellt, dass über dem hochvakuumseitigen Lager keine Druckdifferenz anliegt, welche durch das Lager ausgeglichen werden müsste. Dies würde zu erhöhtem Verschleiß oder verringerter Leistungsfähigkeit des Lagers führen. Der erste Kanal 44 ist verbunden mit einem Verbindungskanal 26. In dem in der Figur 1 gezeigten Beispiel ist der erste Kanal 44 verbunden mit dem Verbindungskanal zwischen dem letzten Schöpfraum 50 und dem vorletzten Schöpfraum 52. An dieser Stelle herrscht bereits ein relativ hoher Druck von vorzugsweise bis zu 500 mbar. Dieser Druck ist jedoch aufgrund der letzten Pumpstufe, angeordnet im letzten Schöpfraum 50, in jedem Fall kleiner als der die Vakuumpumpe umgebende Umgebungsdruck. Über den ersten Kanal 44 wird sichergestellt, dass auch in der Ausnehmung 42 derselbe Druck anliegt, wie in dem Verbindungskanal zwischen dem letzten Schöpfraum 50 und dem vorletzten Schöpfraum 52. Beträgt in diesem Bereich beispielsweise der Druck 500 mbar, so ist auch das hochvakuumseitige Lager in einem Druck von 500 mbar angeordnet. Hierdurch ist es möglich eine Vielzahl weiterer Schmiermittel für das hochvakuumseitige Lager 32 zu verwenden. Insbesondere kann es sich bei dem hochvakuumseitigen Lager 32 hierdurch um ein fettgeschmiertes Lager handeln.
Im dargestellten Beispiel besteht somit eine Druckdifferenz von etwa 500 mbar zwischen dem ersten Schöpfraum 34 und der Ausnehmung 42. Diese hohe Druckdifferenz kann üblicherweise nicht durch eine Trockendichtung ausreichend abgedichtet werden, insbesondere aufgrund der hohen Drehbewegungen der Rotorwelle 18. Aus diesem Grund weist die Dichtungsvorrichtung 36 die erste Lippendichtung 38 und die zweite Lippendichtung 40 auf, zwischen denen eine Zwischenkammer 54 ausgebildet ist. Über einen zweiten Kanal 56 ist dabei die Zwischenkammer 54 mit einem Bereich der Vakuumpumpe verbunden, in der ein höherer Druck herrscht als in dem ersten Schöpfraum 34, jedoch ein niedrigerer Druck herrscht als in der Ausnehmung 42, in der das hochvakuumseitige Lager 32 angeordnet ist. Hierzu bietet es sich beispielsweise an, den zweiten Kanal 56 mit einem Verbindungskanal 26 zu verbinden, der in Strömungsrichtung vor dem Verbindungskanal 26 liegt, mit dem der erste Kanal 44 verbunden ist. Durch Vorsehen des zweiten Kanals 56 kann sichergestellt werden, dass über eine einzelne Lippendichtung 38, 40 nur eine Druckdifferenz anliegt, für die die Lippendichtung tatsächlich ausgelegt ist. Hierdurch wird starke Abnutzung oder ein Verbrennen der Lippendichtung 38, 40 verhindert.
In Figur 1 ist die dargestellte Trockenvakuumpumpe gezeigt im Schnitt, wobei die Schnittebene mit der Trennebene des Pumpengehäuses 10 zusammenfällt. Gezeigt ist die untere Pumpengehäusehälfte, welche eine Kontaktfläche 58 aufweist, mit der die untere Hälfte des Pumpengehäuses 10 mit einer oberen Hälfte des Pumpengehäuses 10 zusammengefügt wird. Dabei sind der erste Kanal 44 und der zweite Kanal 56 als Nut in der Kontaktfläche 58 ausgebildet. Durch Zusammenfügen des ersten Pumpengehäuseteils mit dem zweiten Pumpengehäuseteil wird die ausgebildete Nut verschlossen, so dass sich der erste Kanal 44 und der zweite Kanal 56 ausbildet.
Selbstverständlich können weitere Lippendichtungen in der Dichtungsvorrichtung 36 vorgesehen sein. Dabei können die dadurch ausgebildeten Zwischenkammern mit weiteren Kanälen verbunden sein, so dass ein stufenweises Angleichen des Drucks zwischen dem ersten Schöpfraum 34 und der Ausnehmung 42 erfolgt.
Eine weitere Ausführungsform ist in der Figur 3 gezeigt, wobei gleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet sind .
In der in Figur 3 dargestellten Trockenvakuumpumpe ist ein Einlass 60 verbunden mit einem mittleren Schöpfraum 62. Somit herrscht in dem mittleren Schöpfraum 62 der niedrigste Druck. Von dem mittleren Schöpfraum 62 wird das Pumpmedium über Verbindungskanäle 26 durch die Rotorelemente 14 in einen ersten Schöpfraum 34 gefördert. In dem ersten Schöpfraum 34 herrscht dabei bereits ein höherer Druck als in dem mittleren Schöpfraum 62. Die Druckdifferenz zwischen der Ausnehmung 42, in der das hochvakuumseitige Lager 32 angeordnet ist und dem ersten Schöpfraum 34 ist somit reduziert, so dass der Aufbau der Dichtungsvorrichtung 36 vereinfacht werden kann. Über einen Verbindungskanal (nicht dargestellt) gelangt das Pumpmedium vom ersten Schöpfraum über eventuell weitere Pumpstufen in einen letzten Schöpfraum 50 und von dort zum Auslass 24.
Aufgrund der Anordnung der Pumpstufen kann auf einfache Weise die Anforderung an die Dichtungsvorrichtung 36 reduziert werden, so dass in der Ausnehmung 42 ein höherer Druck erzielt wird. Somit ist es möglich, als hochvakuumseitiges Lager 32 ein fettgeschmiertes Lager zu verwenden. In keiner der beiden Ausführungsformen ist es erforderlich, die Lippendichtungen aktiv zu kühlen. Noch ist es erforderlich, Öl im Bereich der Dichtungsvorrichtung 36 vorzusehen, um eine geeignete Dichtwirkung der Lippendichtungen 38, 40 zu erreichen.
Handelt es sich bei der Trockenvakuumpumpe um eine 2-Wellen-Pumpe, so sind insbesondere an beiden hochvakuumseitigen Lagern 32 Dichtungsvorrichtungen 36 vorgesehen. Vorzugsweise sind die Dichtungsvorrichtungen 36 dabei identisch ausgebildet.

Claims

Ansprüche
Trockenvakuumpumpe mit einem mehrere Schöpfräume (12) ausbildenden Pumpengehäuse (10), in den Schöpfräumen (12) angeordneten Rotorelementen (14, 16) zur Förderung eines Pumpmediums von einem hochvakuumseitigen Einlass (22, 60) zu einem Auslass (24), wobei in jedem Schöpfraum (12) mindestens ein Rotorelement (14, 16) angeordnet ist, einer mit den Rotorelementen (14, 16) verbundene Rotorwelle (18, 20) und die Rotorwelle (18, 20) tragende Lager (30, 32), wobei ein hochvakuumseitiges Lager (32) in einer Ausnehmung (42) angeordnet ist, wobei zwischen dem hochvakuumseitigen Lager (32) und mindestens einem dem hochvakuumseitigen Lager (32) benachbarten Schöpfraum (34) eine Dichtungsvorrichtung (36) angeordnet ist und wobei die Ausnehmung (42) über einen ersten Kanal (44) mit einem Bereich der Trockenvakuumpumpe verbunden ist, in dem ein höherer Druck herrscht als im mindestens einen dem hochvakuumseitigen Lager (32) benachbarten Schöpfraum (34).
Trockenvakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem hochvakuumseitigen Lager (32) um ein fettgeschmiertes Lager handelt.
3. Trockenvakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass weder in der Ausnehmung (42) noch in der Dichtungsvorrichtung (36) Öl vorhanden ist.
4. Trockenvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsvorrichtung (36) mindestens eine Lippendichtung (38, 40) aufweist.
5. Trockenvakuumpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Lippendichtung (38, 40) um eine PTFE-Lippendichtung handelt.
6. Trockenvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsvorrichtung (36) mindestens zwei Lippendichtungen (38, 40) aufweist und eine Zwischenkammer (54) zwischen den mindestens zwei Lippendichtungen (38, 40) über einen zweiten Kanal (56) mit einem Bereich der Trockenvakuumpumpe verbunden ist, in dem ein Druck herrscht, der höher ist als der Druck im mindestens einen dem hochvakuumseitigen Lager (32) benachbarten Schöpfraum (12) und niedriger als der Druck in der Ausnehmung (42).
7. Trockenvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im mindestens einen dem hochvakuumseitigen Lager (32) benachbarten Schöpfraum (34) ein Druck von kleiner als 0,01 mbar herrscht.
8. Trockenvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ausnehmung (42) ein Druck herrscht, der niedriger ist als der Umgebungsdruck der Trockenvakuumpumpe.
9. Trockenvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ausnehmung (42) ein Druck von mehr als 100 mbar und bevorzugt mehr als 400 mbar und besonders bevorzugt mehr als 500 mbar herrscht.
10. Trockenvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckunterschied zwischen dem mindestens einen dem hochvakuumseitigen Lager (32) benachbarten Schöpfraum (12) und der Ausnehmung (42) kleiner als 300 mbar, vorzugsweise kleiner als 200 mbar und besonders bevorzugt kleiner als 50 mbar ist.
11. Trockenvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kanal (44) zwei Anschlussstellen (48) mit der Ausnehmung (42) aufweist, wobei jeweils eine Anschlussstelle (48) auf jeweils einer Seite des hochvakuumseitigen Lagers (32) angeordnet ist, so dass kein Druckunterschied vorliegt zwischen den Seiten des hochvakuumseitigen Lagers (32).
12. Trockenvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Schöpfräume (12) durch einen Verbindungskanal (26) verbunden sind zum fluidischen Verbinden der Schöpfräume (12) und der erste Kanal (44) und/oder der zweite Kanal (56) mit jeweils einem Verbindungskanal (26) verbunden ist.
13. Trockenvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das hochvakuumseitige Lager (32) im Endbereich der Rotorwelle (18, 20) angeordnet ist.
14. Trockenvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch mindestens einem ersten Schöpfraum (34), einem mittleren Schöpfraum (62) und einem letzte Schöpfraum (50), wobei der erste Schöpfraum (34) benachbart zum hochvakuumseitigen Lager (32) angeordnet ist, wobei mit dem mittleren Schöpfraum (62) der Einlass (60) verbunden ist, wobei mit dem letzte Schöpfraum (50) der Auslass (24) verbunden ist und wobei das Pumpmedium vom mittleren Schöpfraum (62) zum ersten Schöpfraum (34) gefördert wird und das Pumpmedium vom ersten Schöpfraum (34) zu letzten Schöpfraum (50) gefördert wird .
15. Trockenvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Schöpfräume (12) durch eine Trennwand (28) voneinander getrennt sind und der Verbindungskanal (26) in der Trennwand (28) angeordnet ist.
16. Trockenvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Kanal (44, 56) mit jeweils einem Schöpfraum (12) unmittelbar verbunden ist.
17. Trockenvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trennebene des Pumpengehäuses in Längsrichtung der Rotorwelle (18, 20) verläuft.
18. Trockenvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (10) zweiteilig ausgebildet ist.
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