EP3561306B1 - Vacuum pump - Google Patents
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- EP3561306B1 EP3561306B1 EP18184605.6A EP18184605A EP3561306B1 EP 3561306 B1 EP3561306 B1 EP 3561306B1 EP 18184605 A EP18184605 A EP 18184605A EP 3561306 B1 EP3561306 B1 EP 3561306B1
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Definitions
- the shielding means has a shielding area and a contact area, the contact area having a plurality of contact elements that are spaced apart from one another and protrude from the shielding area for contacting the shielding means with the housing section.
- the shielding area can thereby be optimized with regard to its shielding function.
- the shielding element can be manufactured and installed particularly easily if the shielding means is designed in one piece.
- the shielding means can be produced by etching, punching and / or laser cutting.
- the shielding means can also be a bent part. A particularly simple and inexpensive production of the shielding means can thus be realized.
- the turbo molecular pump 111 shown comprises a pump inlet 115 which is surrounded by an inlet flange 113 and to which a recipient (not shown) can be connected in a manner known per se.
- the gas from the recipient can be sucked out of the recipient via the pump inlet 115 and conveyed through the pump to a pump outlet 117 to which a backing pump, such as a rotary vane pump, can be connected.
- a flood inlet 133 in particular in the form of a flood valve, is provided on the housing 119 of the turbo molecular pump 111, via which the vacuum pump 111 can be flooded.
- a sealing gas connection 135, which is also referred to as a purging gas connection via which purging gas is used to protect the electric motor 125 (see e.g. Fig. 3 ) can be brought into the engine compartment 137, in which the electric motor 125 in the vacuum pump 111 is accommodated, before the gas conveyed by the pump.
- the Lower part 121 also has two coolant connections 139, one of the coolant connections being provided as an inlet and the other coolant connection being provided as an outlet for coolant, which can be fed into the vacuum pump for cooling purposes.
- Fastening bores 147 are also arranged on the underside 141, via which the pump 111 can be fastened to a support surface, for example.
- the turbo-molecular pump 111 comprises several turbo-molecular pump stages connected in series with one another with several radial rotor disks 155 fastened to the rotor shaft 153 and stator disks 157 arranged between the rotor disks 155 and fixed in the housing 119.
- a rotor disk 155 and an adjacent stator disk 157 each form a turbomolecular one Pumping stage.
- the stator disks 157 are held at a desired axial distance from one another by spacer rings 159.
- the active pumping surfaces of the Holweck pump stages are formed by the jacket surfaces, that is to say by the radial inner and / or outer surfaces, of the Holweck rotor sleeves 163, 165 and the Holweck stator sleeves 167, 169.
- the radial inner surface of the outer Holweck stator sleeve 167 lies on the radial outer surface of the outer Holweck rotor sleeve 163 with the formation of a radial Holweck gap 171 opposite and with this forms the first Holweck pump stage following the turbo molecular pumps.
- the permanent magnetic bearing 183 comprises a rotor-side bearing half 191 and a stator-side bearing half 193, each of which comprises a ring stack of several permanent magnetic rings 195, 197 stacked on top of one another in the axial direction.
- the ring magnets 195, 197 are opposite one another with the formation of a radial bearing gap 199, the rotor-side ring magnets 195 being arranged radially on the outside and the stator-side ring magnets 197 being arranged radially on the inside.
- the magnetic field present in the bearing gap 199 causes magnetic repulsive forces between the ring magnets 195, 197, which cause the rotor shaft 153 to be supported radially.
- the stator-side ring magnets 197 are fixed parallel to the axis of rotation 151 in one direction by a fastening ring 209 connected to the carrier section 203 and a fastening ring 211 connected to the carrier section 203.
- a plate spring 213 can also be provided between the fastening ring 211 and the ring magnet 197.
- the vacuum pump 111 comprises the electric motor 125 for rotatingly driving the rotor 149.
- the armature of the electric motor 125 is formed by the rotor 149, the rotor shaft 153 of which extends through the motor stator 217.
- a permanent magnet arrangement can be arranged radially on the outside or embedded on the section of the rotor shaft 153 extending through the motor stator 217.
- an intermediate space 219 is arranged, which comprises a radial motor gap over which the motor stator 217 and the permanent magnet arrangement for transmitting the drive torque can influence each other magnetically.
- a shielding means designed as a grid 20 is arranged in each of the two inlets 16.
- a respective grille 20 is flat and shields an interior of the pump 10 from an interior of the recipient or recipients.
- the grid 20 has a shielding area and a contact area, the contact elements 22 and 24 being provided in the contact area which is formed by the edge area of the grid 20.
- the contact elements 22 and 24 are spaced from one another and protrude from the shielding area in order to make contact between the grid 20 and the housing section.
- the grid 20 is formed in one piece. Different types of contact elements are provided, namely a set of contact elements 22 and a set of contact elements 24.
- a respective contact element 22 which is comparatively large and has a tab-like or tongue-like design, not only ensures contact, but also serves to hold the grid 20 in the inlet 16.
- the contact element 22 is designed as a tab or tongue which extends from the edge 28 essentially perpendicular to a main surface of the grid 20.
- the contact elements 22 are arranged in rows, the contact elements 22 extend parallel to one another in a row and have a spacing that is constant over the row.
- a respective contact element 24, which is comparatively small, is also designed to be resilient, namely as a tab or tongue which extends from the edge 28 essentially parallel to the main surface of the grid 20 and essentially perpendicular to the inner wall 14.
- These contact elements 24 are only provided in the respective corner regions of the inlet flange 16 or of the grille 20, the inner wall 14 having a radius in a respective corner region.
- the grid 20 is recessed in the respective corner areas, the contact elements 24 remaining.
- the contact elements 24 of a corner region thus extend essentially in one plane, but are not parallel to one another, but rather extend in respective directions which preferably intersect at a center point of the radius.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche ist in der
Vakuumpumpen werden unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen eingesetzt. Eine dieser Bedingungen kann beispielsweise starke, alternierende Magnetfelder umfassen, die eine elektronische Steuerung der Vakuumpumpe negativ beeinflussen und auch durch die Pumpe hindurch in die Umgebung gelangen können. Dies kann z.B. bei einem Einsatz von Vakuumpumpen in Verbindung mit Massenspektrometern oder anderen Rezipienten der Fall sein. Problematisch kann dies insbesondere in Umgebungen sein, in denen diesbezüglich vergleichsweise strenge Vorschriften bzw. Richtlinien existieren und relativ niedrige Grenzwerte eingehalten werden müssen.Vacuum pumps are used under different operating conditions. One of these conditions can include, for example, strong, alternating magnetic fields that have a negative effect on an electronic control of the vacuum pump and can also pass through the pump into the environment. This can be the case, for example, when using vacuum pumps in conjunction with mass spectrometers or other recipients. This can be problematic in particular in environments in which there are comparatively strict regulations or guidelines in this regard and relatively low limit values must be adhered to.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, bei einer Vakuumpumpe der eingangs genannten Art deren Funktionsfähigkeit sowie eine Nichtbeeinträchtigung der Umgebung auch unter Einfluss von insbesondere starken elektrischen und/oder magnetischen Feldern zu gewährleisten.It is an object of the invention, in the case of a vacuum pump of the type mentioned at the outset, to ensure its functionality and that the surroundings are not impaired, even under the influence of particularly strong electric and / or magnetic fields.
Diese Aufgabe wird durch eine Vakuumpumpe nach Anspruch 1 gelöst. Diese umfasst zumindest einen Gehäuseabschnitt und zumindest ein Abschirmmittel, wobei das Abschirmmittel an dem Gehäuseabschnitt zur elektromagnetischen Abschirmung eines Inneren der Pumpe gegenüber einem Äußeren der Pumpe ausgebildet ist, wobei das Abschirmmittel als Gitter an einem Einlassflansch und/oder Ausstoßflansch ausgebildet ist und wobei das Abschirmmittel Kupfer und/oder Beryllium umfasst.This object is achieved by a vacuum pump according to
Dadurch, dass zumindest ein Abschirmmittel vorgesehen ist, wobei das Abschirmmittel an einem Gehäuseabschnitt zur elektromagnetischen Abschirmung eines Inneren der Pumpe gegenüber einem Äußeren der Pumpe ausgebildet ist, wird sichergestellt, dass elektrische und/oder magnetische Felder, welche außerhalb der Vakuumpumpe auftreten, den Betrieb der Vakuumpumpe nicht stören und die Umgebung nicht beeinträchtigen können. Außerdem werden auch elektrische und/oder magnetische Felder, die möglicherweise innerhalb der Vakuumpumpe auftreten können, wirksam abgeschirmt, so dass elektronische Funktionselemente außerhalb der Pumpe durch diese Felder in ihrer Funktion nicht gestört werden.The fact that at least one shielding means is provided, the shielding means being formed on a housing section for electromagnetic shielding of an interior of the pump from an exterior of the pump, ensures that electrical and / or magnetic fields that occur outside the vacuum pump prevent the operation of the Do not interfere with the vacuum pump or affect the environment. In addition, electrical and / or magnetic fields that may possibly occur inside the vacuum pump are effectively shielded so that electronic functional elements outside the pump are not disturbed in their function by these fields.
Gemäß Anspruch 1 umfasst das Abschirmmittel Kupfer und/oder Beryllium, welche besonders gute Abschirmungseigenschaften insbesondere aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit aufweisen.According to
Bei einer Weiterbildung ist der Gehäuseabschnitt ein erster Gehäuseabschnitt, der zumindest eine Schnittstelle zur Verbindung des ersten Gehäuseabschnitts mit einem zweiten Gehäuseabschnitt der Vakuumpumpe oder mit einer Anschlusskomponente für die Vakuumpumpe umfasst. Dabei ist das Abschirmmittel an der Schnittstelle vorgesehen. Die Anschlusskomponente kann beispielsweise einen Rezipienten der Vakuumpumpe bilden oder umfassen.In a further development, the housing section is a first housing section which comprises at least one interface for connecting the first housing section to a second housing section of the vacuum pump or to a connection component for the vacuum pump. The shielding means is provided at the interface. The connection component can, for example, form or comprise a recipient of the vacuum pump.
Das Abschirmmittel kann z.B. ausschließlich an dem ersten Gehäuseabschnitt ausgebildet oder einstückig mit dem ersten Gehäuseabschnitt ausgebildet sein.The shielding means can, for example, be formed exclusively on the first housing section or can be formed in one piece with the first housing section.
Das Abschirmmittel kann eine EMV-Dichtung umfassen. Hierdurch lassen sich große elektrische Kontaktflächen und somit eine besonders gute Abschirmung realisieren. Das Abschirmmittel kann alternativ oder zusätzlich als ein Blechelement, insbesondere umfassend Kupfer, ausgebildet sein. Auch kann eine Material-überlappung an der vorstehend beschriebenen Schnittstelle vorgesehen sein. Vorteilhafterweise kann an der Schnittstelle keine Spielpassung, insbesondere eine Übergangs- oder Übermaßpassung vorgesehen sein, d.h. durch die Erfindung kann eine solche Spiel- bzw. Übergangs- oder Übermaßpassung gezielt verhindert oder reduziert werden. Hierdurch wird die Abschirmwirkung weiter verbessert.The shielding means can comprise an EMC seal. This allows large electrical contact surfaces and thus particularly good shielding to be achieved. The shielding means can alternatively or additionally be designed as a sheet metal element, in particular comprising copper. A material overlap can also be provided at the interface described above. Advantageously, no clearance fit, in particular a transition or interference fit, can be provided at the interface, i.e. such a clearance or transition or interference fit can be specifically prevented or reduced by the invention. This further improves the shielding effect.
Alternativ oder zusätzlich kann das Abschirmmittel eine, insbesondere metallische, Beschichtung zur Abschirmung aufweisen. Das Abschirmmittel kann beispielsweise ein Abschirmband, insbesondere Klebeband, und/oder eine Abschirmfolie umfassen, beispielsweise einen Beutel, der optional die Pumpe im Wesentlichen vollständig umschließt.As an alternative or in addition, the shielding means can have an, in particular metallic, coating for shielding. The shielding means can comprise, for example, a shielding tape, in particular adhesive tape, and / or a shielding film, for example a bag, which optionally essentially completely encloses the pump.
Die Schnittstelle kann eine Oberflächenstrukturierung aufweisen. Insbesondere kann eine Oberfläche des ersten Gehäuseabschnitts eine Oberflächenstruktur aufweisen, die zum Eingriff mit einer Oberfläche des zweiten Gehäuseabschnitts oder der Anschlusskomponente ausgebildet ist.The interface can have a surface structure. In particular, a surface of the first housing section can have a surface structure which is designed to engage with a surface of the second housing section or the connection component.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das Abschirmmittel eine leitfähige Paste und/oder ein leitfähiges Elastomer, die bzw. das vorteilhafterweise metallische Partikel aufweist. Insbesondere kann ein O-Ring oder ein anderes langgestrecktes Dichtelement z.B. in Form einer Dichtschnur aus grundsätzlich beliebigem Material mit metallischen Partikeln als Abschirmmittel vorgesehen sein. Allgemein kann das Abschirmmittel einen Kunststoff umfassen und/oder insbesondere leicht verformbar sein.In a further embodiment, the shielding means comprises a conductive paste and / or a conductive elastomer, which advantageously has metallic particles. In particular, an O-ring or another elongated sealing element, for example in the form of a sealing cord made of basically any material with metallic particles, can be provided as a shielding means. Generally the shielding means may comprise a plastic and / or in particular be easily deformable.
Gemäß Anspruch 1 ist das Abschirmmittel als Gitter an einem Einlassflansch ausgebildet. Hierdurch kann das Innere der Pumpe wirksam gegenüber einem Inneren eines angeschlossenen Rezipienten, in welchem beispielsweise starke Magnetfelder herrschen, abgeschirmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann gemäß Anspruch 1 das Abschirmmittel als Gitter an einem Ausstoßflansch ausgebildet sein. Durch das Gitter lässt sich das Innere der Pumpe auch an den vakuumtechnisch notwendigen Öffnungen, wie Einlass- und Ausstoßöffnungen, die vergleichsweise groß sein können, gegenüber äußeren elektromagnetischen Einflüssen wirksam abschirmen.According to
Gemäß Anspruch 2 ist vorgesehen, dass das Abschirmmittel zumindest ein Kontaktelement zur elektrischen Kontaktierung des Abschirmmittels mit dem Gehäuseabschnitt aufweist. Das Kontaktelement ist rückstellfähig ausgebildet. Insbesondere kann das Abschirmmittel durch das Kontaktelement oder durch eine Mehrzahl von Kontaktelementen an dem Gehäuseabschnitt gehalten sein. Somit sind insbesondere keine zusätzlichen Befestigungsmittel zum Festlegen des Abschirmmittels notwendig. Vorteilhafterweise kann das Abschirmmittel durch eine von zumindest einem Kontaktelement ausgeübte Rückstellkraft gehalten sein, insbesondere an einer Innenfläche eines Einlass- oder Ausstoßflansches.According to claim 2 it is provided that the shielding means has at least one contact element for making electrical contact between the shielding means and the housing section. The contact element is designed to be resilient. In particular, the shielding means can be held on the housing section by the contact element or by a plurality of contact elements. Thus, in particular, no additional fastening means are necessary for fixing the shielding means. The shielding means can advantageously be held by a restoring force exerted by at least one contact element, in particular on an inner surface of an inlet or outlet flange.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind zumindest zwei verschieden ausgebildete Kontaktelemente vorgesehen. Beispielsweise kann eines der Kontaktelemente zum Halten des Abschirmmittels und ein anderes lediglich zur elektrischen Kontaktierung des Abschirmmittels mit dem Gehäuseabschnitt ausgebildet sein. Grundsätzlich kann ein Kontaktelement beispielsweise entweder eine Haltefunktion und eine Kontaktierungsfunktion oder lediglich eine Kontaktierungsfunktion aufweisen.In a further embodiment, at least two differently designed contact elements are provided. For example, one of the contact elements can be designed to hold the shielding means and another only to make electrical contact between the shielding means and the housing section. In principle, a contact element can have either a holding function and a contacting function or just a contacting function, for example.
Auch kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass sich die verschiedenen Kontaktelemente in unterschiedliche Richtungen erstrecken, insbesondere einen Winkel von mehr als 45° einschließen oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zueinander verlaufen.It can also advantageously be provided that the various contact elements extend in different directions, in particular enclose an angle of more than 45 ° or at least run essentially perpendicular to one another.
Alternativ oder zusätzlich kann sich zumindest ein Kontaktelement unter einem Winkel von mehr als 45° oder zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Hauptfläche des Abschirmmittels erstrecken.Alternatively or additionally, at least one contact element can extend at an angle of more than 45 ° or at least essentially perpendicular to a main surface of the shielding means.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Abschirmmittel eine Mehrzahl von Seiten auf und an jeder Seite sind mindestens zwei Kontaktelemente, insbesondere eine Vielzahl von Kontaktelementen, vorgesehen. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass mehrere, insbesondere viele, durch die Kontaktelemente gebildete Kontaktpunkte zwischen dem Abschirmmittel und dem Gehäuseabschnitt im Betrieb vorhanden sind, wodurch die Abschirmung weiter verbessert wird. An dem Abschirmmittel können beispielsweise mehr als vier, insbesondere mehr als acht, Kontaktelemente vorgesehen sein, welche insbesondere das Abschirmmittel auch an dem Gehäuseabschnitt halten.According to one embodiment, the shielding means has a plurality of sides and at least two contact elements, in particular a plurality of contact elements, are provided on each side. This makes it possible to ensure that several, in particular many, contact points formed by the contact elements are present between the shielding means and the housing section during operation, as a result of which the shielding is further improved. For example, more than four, in particular more than eight, contact elements can be provided on the shielding means, which contact elements in particular also hold the shielding means on the housing section.
Das Abschirmmittel kann alternativ oder zusätzlich in einer Ausnehmung des Gehäuseabschnitts angeordnet sein und/oder im Wesentlichen von flächiger Gestalt sein. Das Abschirmmittelmittel lässt sich somit platzsparend an dem Gehäuseabschnitt anbringen und/oder befestigen.As an alternative or in addition, the shielding means can be arranged in a recess of the housing section and / or be essentially flat. The shielding means can thus be attached and / or fastened to the housing section in a space-saving manner.
Bei einer Weiterbildung weist das Abschirmmittel einen Abschirmbereich und einen Kontaktbereich auf, wobei der Kontaktbereich eine Mehrzahl von Kontaktelementen aufweist, die voneinander beabstandet sind und zur Kontaktierung des Abschirmmittels mit dem Gehäuseabschnitt von dem Abschirmbereich abstehen.In a further development, the shielding means has a shielding area and a contact area, the contact area having a plurality of contact elements that are spaced apart from one another and protrude from the shielding area for contacting the shielding means with the housing section.
Der Abschirmbereich lässt sich dadurch hinsichtlich seiner Abschirmfunktion optimieren.The shielding area can thereby be optimized with regard to its shielding function.
Das Abschirmelement lässt sich besonders einfach fertigen und montieren, wenn das Abschirmmittel einteilig ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Abschirmmittel durch Ätzen, Stanzen und/oder Laserschneiden hergestellt sein. Insbesondere kann das Abschirmmittel auch ein Biegeteil sein. Somit kann eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung des Abschirmmittels realisiert werden.The shielding element can be manufactured and installed particularly easily if the shielding means is designed in one piece. For example, the shielding means can be produced by etching, punching and / or laser cutting. In particular, the shielding means can also be a bent part. A particularly simple and inexpensive production of the shielding means can thus be realized.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind den Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen.Further embodiments of the invention can be found in the claims, the description and the figures.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische Ansicht einer Turbomolekularpumpe des Standes der Technik,
- Fig. 2
- eine Ansicht der Unterseite der Turbomolekularpumpe von
Fig. 1 , - Fig. 3
- einen Querschnitt der Turbomolekularpumpe längs der in
Fig. 2 gezeigten Schnittlinie A-A, - Fig. 4
- eine Querschnittsansicht der Turbomolekularpumpe längs der in
Fig. 2 gezeigten Schnittlinie B-B, - Fig. 5
- eine Querschnittsansicht der Turbomolekularpumpe längs der in
Fig. 2 gezeigten Schnittlinie C-C, - Fig. 6
- eine perspektivische Detailansicht einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpe
- Fig. 7
- eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts der
Fig. 6 .
- Fig. 1
- a perspective view of a turbomolecular pump of the prior art,
- Fig. 2
- a view of the underside of the turbo molecular pump of FIG
Fig. 1 , - Fig. 3
- a cross section of the turbo molecular pump along the in
Fig. 2 shown section line AA, - Fig. 4
- a cross-sectional view of the turbo molecular pump along the line in FIG
Fig. 2 shown section line BB, - Fig. 5
- a cross-sectional view of the turbo molecular pump along the line in FIG
Fig. 2 shown section line CC, - Fig. 6
- a perspective detailed view of a vacuum pump according to the invention
- Fig. 7
- an enlarged view of a portion of the
Fig. 6 .
Die in
Der Einlassflansch 113 bildet bei der Ausrichtung der Vakuumpumpe gemäß
Am Gehäuse 119 der Turbomolekularpumpe 111 ist ein Fluteinlass 133, insbesondere in Form eines Flutventils, vorgesehen, über den die Vakuumpumpe 111 geflutet werden kann. Im Bereich des Unterteils 121 ist ferner noch ein Sperrgasanschluss 135, der auch als Spülgasanschluss bezeichnet wird, angeordnet, über welchen Spülgas zum Schutz des Elektromotors 125 (siehe z.B.
Die untere Seite 141 der Vakuumpumpe kann als Standfläche dienen, sodass die Vakuumpumpe 111 auf der Unterseite 141 stehend betrieben werden kann. Die Vakuumpumpe 111 kann aber auch über den Einlassflansch 113 an einem Rezipienten befestigt werden und somit gewissermaßen hängend betrieben werden. Außerdem kann die Vakuumpumpe 111 so gestaltet sein, dass sie auch in Betrieb genommen werden kann, wenn sie auf andere Weise ausgerichtet ist als in
An der Unterseite 141, die in
An der Unterseite 141 sind außerdem Befestigungsbohrungen 147 angeordnet, über welche die Pumpe 111 beispielsweise an einer Auflagefläche befestigt werden kann.Fastening bores 147 are also arranged on the
In den
Wie die Schnittdarstellungen der
In dem Gehäuse 119 ist ein Rotor 149 angeordnet, der eine um eine Rotationsachse 151 drehbare Rotorwelle 153 aufweist.A
Die Turbomolekularpumpe 111 umfasst mehrere pumpwirksam miteinander in Serie geschaltete turbomolekulare Pumpstufen mit mehreren an der Rotorwelle 153 befestigten radialen Rotorscheiben 155 und zwischen den Rotorscheiben 155 angeordneten und in dem Gehäuse 119 festgelegten Statorscheiben 157. Dabei bilden eine Rotorscheibe 155 und eine benachbarte Statorscheibe 157 jeweils eine turbomolekulare Pumpstufe. Die Statorscheiben 157 sind durch Abstandsringe 159 in einem gewünschten axialen Abstand zueinander gehalten.The turbo-
Die Vakuumpumpe umfasst außerdem in radialer Richtung ineinander angeordnete und pumpwirksam miteinander in Serie geschaltete Holweck-Pumpstufen. Der Rotor der Holweck-Pumpstufen umfasst eine an der Rotorwelle 153 angeordnete Rotornabe 161 und zwei an der Rotornabe 161 befestigte und von dieser getragene zylindermantelförmige Holweck-Rotorhülsen 163, 165, die koaxial zur Rotationsachse 151 orientiert und in radialer Richtung ineinander geschachtelt sind. Ferner sind zwei zylindermantelförmige Holweck-Statorhülsen 167, 169 vorgesehen, die ebenfalls koaxial zu der Rotationsachse 151 orientiert und in radialer Richtung gesehen ineinander geschachtelt sind.The vacuum pump also comprises Holweck pump stages which are arranged one inside the other in the radial direction and are connected in series with one another for effective pumping. The rotor of the Holweck pump stages comprises a
Die pumpaktiven Oberflächen der Holweck-Pumpstufen sind durch die Mantelflächen, also durch die radialen Innen- und/oder Außenflächen, der Holweck-Rotorhülsen 163, 165 und der Holweck-Statorhülsen 167, 169 gebildet. Die radiale Innenfläche der äußeren Holweck-Statorhülse 167 liegt der radialen Außenfläche der äußeren Holweck-Rotorhülse 163 unter Ausbildung eines radialen Holweck-Spalts 171 gegenüber und bildet mit dieser die der Turbomolekularpumpen nachfolgende erste Holweck-Pumpstufe. Die radiale Innenfläche der äußeren Holweck-Rotorhülse 163 steht der radialen Außenfläche der inneren Holweck-Statorhülse 169 unter Ausbildung eines radialen Holweck-Spalts 173 gegenüber und bildet mit dieser eine zweite Holweck-Pumpstufe. Die radiale Innenfläche der inneren Holweck-Statorhülse 169 liegt der radialen Außenfläche der inneren Holweck-Rotorhülse 165 unter Ausbildung eines radialen Holweck-Spalts 175 gegenüber und bildet mit dieser die dritte Holweck-Pumpstufe.The active pumping surfaces of the Holweck pump stages are formed by the jacket surfaces, that is to say by the radial inner and / or outer surfaces, of the
Am unteren Ende der Holweck-Rotorhülse 163 kann ein radial verlaufender Kanal vorgesehen sein, über den der radial außenliegende Holweck-Spalt 171 mit dem mittleren Holweck-Spalt 173 verbunden ist. Außerdem kann am oberen Ende der inneren Holweck-Statorhülse 169 ein radial verlaufender Kanal vorgesehen sein, über den der mittlere Holweck-Spalt 173 mit dem radial innenliegenden Holweck-Spalt 175 verbunden ist. Dadurch werden die ineinander geschachtelten Holweck-Pumpstufen in Serie miteinander geschaltet. Am unteren Ende der radial innenliegenden Holweck-Rotorhülse 165 kann ferner ein Verbindungskanal 179 zum Auslass 117 vorgesehen sein.At the lower end of the
Die vorstehend genannten pumpaktiven Oberflächen der Holweck-Statorhülsen 163, 165 weisen jeweils mehrere spiralförmig um die Rotationsachse 151 herum in axialer Richtung verlaufende Holweck-Nuten auf, während die gegenüberliegenden Mantelflächen der Holweck-Rotorhülsen 163, 165 glatt ausgebildet sind und das Gas zum Betrieb der Vakuumpumpe 111 in den Holweck-Nuten vorantreiben.The aforementioned pump-active surfaces of the
Zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle 153 sind ein Wälzlager 181 im Bereich des Pumpenauslasses 117 und ein Permanentmagnetlager 183 im Bereich des Pumpeneinlasses 115 vorgesehen.For the rotatable mounting of the
Im Bereich des Wälzlagers 181 ist an der Rotorwelle 153 eine konische Spritzmutter 185 mit einem zu dem Wälzlager 181 hin zunehmenden Außendurchmesser vorgesehen. Die Spritzmutter 185 steht mit mindestens einem Abstreifer eines Betriebsmittelspeichers in gleitendem Kontakt. Der Betriebsmittelspeicher umfasst mehrere aufeinander gestapelte saugfähige Scheiben 187, die mit einem Betriebsmittel für das Wälzlager 181, z.B. mit einem Schmiermittel, getränkt sind.In the area of the
Im Betrieb der Vakuumpumpe 111 wird das Betriebsmittel durch kapillare Wirkung von dem Betriebsmittelspeicher über den Abstreifer auf die rotierende Spritzmutter 185 übertragen und in Folge der Zentrifugalkraft entlang der Spritzmutter 185 in Richtung des größer werdenden Außendurchmessers der Spritzmutter 185 zu dem Wälzlager 181 hin gefördert, wo es z.B. eine schmierende Funktion erfüllt. Das Wälzlager 181 und der Betriebsmittelspeicher sind durch einen wannenförmigen Einsatz 189 und den Lagerdeckel 145 in der Vakuumpumpe eingefasst.During operation of the
Das Permanentmagnetlager 183 umfasst eine rotorseitige Lagerhälfte 191 und eine statorseitige Lagerhälfte 193, welche jeweils einen Ringstapel aus mehreren in axialer Richtung aufeinander gestapelten permanentmagnetischen Ringen 195, 197 umfassen. Die Ringmagnete 195, 197 liegen einander unter Ausbildung eines radialen Lagerspalts 199 gegenüber, wobei die rotorseitigen Ringmagnete 195 radial außen und die statorseitigen Ringmagnete 197 radial innen angeordnet sind. Das in dem Lagerspalt 199 vorhandene magnetische Feld ruft magnetische Abstoßungskräfte zwischen den Ringmagneten 195, 197 hervor, welche eine radiale Lagerung der Rotorwelle 153 bewirken. Die rotorseitigen Ringmagnete 195 sind von einem Trägerabschnitt 201 der Rotorwelle 153 getragen, welcher die Ringmagnete 195 radial außenseitig umgibt. Die statorseitigen Ringmagnete 197 sind von einem statorseitigen Trägerabschnitt 203 getragen, welcher sich durch die Ringmagnete 197 hindurch erstreckt und an radialen Streben 205 des Gehäuses 119 aufgehängt ist. Parallel zu der Rotationsachse 151 sind die rotorseitigen Ringmagnete 195 durch ein mit dem Trägerabschnitt 203 gekoppeltes Deckelelement 207 festgelegt. Die statorseitigen Ringmagnete 197 sind parallel zu der Rotationsachse 151 in der einen Richtung durch einen mit dem Trägerabschnitt 203 verbundenen Befestigungsring 209 sowie einen mit dem Trägerabschnitt 203 verbundenen Befestigungsring 211 festgelegt. Zwischen dem Befestigungsring 211 und den Ringmagneten 197 kann außerdem eine Tellerfeder 213 vorgesehen sein.The permanent
Innerhalb des Magnetlagers ist ein Not- bzw. Fanglager 215 vorgesehen, welches im normalen Betrieb der Vakuumpumpe 111 ohne Berührung leer läuft und erst bei einer übermäßigen radialen Auslenkung des Rotors 149 relativ zu dem Stator in Eingriff gelangt, um einen radialen Anschlag für den Rotor 149 zu bilden, da eine Kollision der rotorseitigen Strukturen mit den statorseitigen Strukturen verhindert wird. Das Fanglager 215 ist als ungeschmiertes Wälzlager ausgebildet und bildet mit dem Rotor 149 und/oder dem Stator einen radialen Spalt, welcher bewirkt, dass das Fanglager 215 im normalen Pumpbetrieb außer Eingriff ist. Die radiale Auslenkung, bei der das Fanglager 215 in Eingriff gelangt, ist groß genug bemessen, sodass das Fanglager 215 im normalen Betrieb der Vakuumpumpe nicht in Eingriff gelangt, und gleichzeitig klein genug, sodass eine Kollision der rotorseitigen Strukturen mit den statorseitigen Strukturen unter allen Umständen verhindert wird.An emergency or
Die Vakuumpumpe 111 umfasst den Elektromotor 125 zum drehenden Antreiben des Rotors 149. Der Anker des Elektromotors 125 ist durch den Rotor 149 gebildet, dessen Rotorwelle 153 sich durch den Motorstator 217 hindurch erstreckt. Auf den sich durch den Motorstator 217 hindurch erstreckenden Abschnitt der Rotorwelle 153 kann radial außenseitig oder eingebettet eine Permanentmagnetanordnung angeordnet sein. Zwischen dem Motorstator 217 und dem sich durch den Motorstator 217 hindurch erstreckenden Abschnitt des Rotors 149 ist ein Zwischenraum 219 angeordnet, welcher einen radialen Motorspalt umfasst, über den sich der Motorstator 217 und die Permanentmagnetanordnung zur Übertragung des Antriebsmoments magnetisch beeinflussen können.The
Der Motorstator 217 ist in dem Gehäuse innerhalb des für den Elektromotor 125 vorgesehenen Motorraums 137 festgelegt. Über den Sperrgasanschluss 135 kann ein Sperrgas, das auch als Spülgas bezeichnet wird, und bei dem es sich beispielsweise um Luft oder um Stickstoff handeln kann, in den Motorraum 137 gelangen. Über das Sperrgas kann der Elektromotor 125 vor Prozessgas, z.B. vor korrosiv wirkenden Anteilen des Prozessgases, geschützt werden. Der Motorraum 137 kann auch über den Pumpenauslass 117 evakuiert werden, d.h. im Motorraum 137 herrscht zumindest annäherungsweise der von der am Pumpenauslass 117 angeschlossenen Vorvakuumpumpe bewirkte Vakuumdruck.The
Zwischen der Rotornabe 161 und einer den Motorraum 137 begrenzenden Wandung 221 kann außerdem eine sog. und an sich bekannte Labyrinthdichtung 223 vorgesehen sein, insbesondere um eine bessere Abdichtung des Motorraums 217 gegenüber den radial außerhalb liegenden Holweck-Pumpstufen zu erreichen.A so-called and known
Alle Merkmale der vorstehend beschriebenen Vakuumpumpe können auch bei der nachstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Vakuumpumpe vorgesehen sein, d.h. eine erfindungsgemäße Vakuumpumpe kann grundsätzlich jede beliebige Kombination von Merkmalen der vorstehend beschriebenen Vakuumpumpe aufweisen.All the features of the vacuum pump described above can also be provided in the vacuum pump according to the invention described below, i.e. a vacuum pump according to the invention can in principle have any combination of features of the vacuum pump described above.
In
In beiden Einlässen 16 ist jeweils ein als Gitter 20 ausgebildetes Abschirmmittel angeordnet. Ein jeweiliges Gitter 20 ist von flächiger Gestalt und schirmt ein Inneres der Pumpe 10 gegenüber einem Inneren des bzw. der Rezipienten ab.In each of the two
In
Das Gitter 20 weist einen Abschirmbereich und einen Kontaktbereich auf, wobei in dem Kontaktbereich, der bei dem Gitter 20 von dessen Randbereich gebildet ist, die Kontaktelemente 22 und 24 vorgesehen sind. Die Kontaktelemente 22 und 24 sind voneinander beabstandet und stehen zur Kontaktierung des Gitters 20 mit dem Gehäuseabschnitt von dem Abschirmbereich ab. Das Gitter 20 ist einteilig ausgebildet. Es sind verschiedenartige Kontaktelemente vorgesehen, nämlich ein Satz von Kontaktelementen 22 und ein Satz von Kontaktelementen 24.The
Ein jeweiliges Kontaktelement 22, das vergleichsweise groß und laschen- oder zungenartig ausgebildet ist, gewährleistet nicht nur eine Kontaktierung, sondern dient auch dazu, das Gitter 20 in dem Einlass 16 zu halten. Das Kontaktelement 22 ist als eine Lasche oder Zunge ausgebildet, welche sich von dem Rand 28 im Wesentlichen senkrecht zu einer Hauptfläche des Gitters 20 erstreckt. Die Kontaktelemente 22 sind in Reihen angeordnet, wobei sich die Kontaktelemente 22 einer Reihe parallel zueinander erstrecken und zueinander einen über die Reihe konstanten Abstand aufweisen.A
Das Gitter 20 ist aus einem metallischen Material gebildet und ein jeweiliges Kontaktelement 22 ist durch Biegen in die in
Ein jeweiliges Kontaktelement 24, das vergleichsweise klein ist, ist ebenfalls rückstellfähig ausgebildet, und zwar als Lasche oder Zunge, die sich von dem Rand 28 im Wesentlichen parallel zu der Hauptfläche des Gitters 20 und im Wesentlichen senkrecht zur Innenwand 14 erstreckt. Diese Kontaktelemente 24 sind lediglich in jeweiligen Eckbereichen des Einlassflansches 16 bzw. des Gitters 20 vorgesehen, wobei die Innenwand 14 in einem jeweiligen Eckbereich einen Radius aufweist. Das Gitter 20 ist in den jeweiligen Eckbereichen ausgespart, wobei die Kontaktelemente 24 stehen geblieben sind. Die Kontaktelemente 24 eines Eckbereiches erstrecken sich somit im Wesentlichen in einer Ebene, sind jedoch nicht parallel zueinander, sondern erstrecken sich in jeweiligen Richtungen, die sich bevorzugt in einem Radiusmittelpunkt schneiden.A
Die Kontaktelemente 24 sind jeweils derart lang dimensioniert, dass sie bei einem Einsetzen des Gitters 20 - in
Diese erfindungsgemäße Pumpe kann mit weiteren Abschirmmitteln versehen sein, wie sie z.B. im Einleitungsteil beschrieben sind.This pump according to the invention can be provided with further shielding means, as described, for example, in the introductory part.
- 1010
- VakuumpumpeVacuum pump
- 1212th
- EinlassflanschInlet flange
- 1414th
- InnenwandInner wall
- 1616
- Einlassinlet
- 2020th
- GitterGrid
- 2222nd
- KontaktelementContact element
- 2424
- KontaktelementContact element
- 2626th
- GitterstrukturLattice structure
- 2828
- Randedge
- 111111
- TurbomolekularpumpeTurbo molecular pump
- 113113
- EinlassflanschInlet flange
- 115115
- PumpeneinlassPump inlet
- 117117
- PumpenauslassPump outlet
- 119119
- Gehäusecasing
- 121121
- UnterteilLower part
- 123123
- ElektronikgehäuseElectronics housing
- 125125
- ElektromotorElectric motor
- 127127
- ZubehöranschlussAccessory connection
- 129129
- DatenschnittstelleData interface
- 131131
- StromversorgungsanschlussPower supply connection
- 133133
- FluteinlassFlood inlet
- 135135
- SperrgasanschlussSealing gas connection
- 137137
- MotorraumEngine compartment
- 139139
- KühlmittelanschlussCoolant connection
- 141141
- Unterseitebottom
- 143143
- Schraubescrew
- 145145
- LagerdeckelBearing cap
- 147147
- BefestigungsbohrungMounting hole
- 148148
- KühlmittelleitungCoolant line
- 149149
- Rotorrotor
- 151151
- RotationsachseAxis of rotation
- 153153
- RotorwelleRotor shaft
- 155155
- RotorscheibeRotor disk
- 157157
- StatorscheibeStator disc
- 159159
- AbstandsringSpacer ring
- 161161
- RotornabeRotor hub
- 163163
- Holweck-RotorhülseHolweck rotor sleeve
- 165165
- Holweck-RotorhülseHolweck rotor sleeve
- 167167
- Holweck-StatorhülseHolweck stator sleeve
- 169169
- Holweck-StatorhülseHolweck stator sleeve
- 171171
- Holweck-SpaltHolweck gap
- 173173
- Holweck-SpaltHolweck gap
- 175175
- Holweck-SpaltHolweck gap
- 179179
- VerbindungskanalConnection channel
- 181181
- Wälzlagerroller bearing
- 183183
- PermanentmagnetlagerPermanent magnet bearings
- 185185
- SpritzmutterInjection nut
- 187187
- Scheibedisc
- 189189
- Einsatzcommitment
- 191191
- rotorseitige Lagerhälftebearing half on the rotor side
- 193193
- statorseitige Lagerhälftestator-side bearing half
- 195195
- RingmagnetRing magnet
- 197197
- RingmagnetRing magnet
- 199199
- LagerspaltBearing gap
- 201201
- TrägerabschnittBeam section
- 203203
- TrägerabschnittBeam section
- 205205
- radiale Streberadial strut
- 207207
- DeckelelementCover element
- 209209
- StützringSupport ring
- 211211
- BefestigungsringFastening ring
- 213213
- TellerfederDisc spring
- 215215
- Not- bzw. FanglagerEmergency or fishing camp
- 217217
- MotorstatorMotor stator
- 219219
- ZwischenraumSpace
- 221221
- WandungWall
- 223223
- LabyrinthdichtungLabyrinth seal
Claims (11)
- A vacuum pump (10), in particular a turbomolecular pump, comprising at least one housing section; and
at least one shielding means (20),
wherein the shielding means (20) is formed at the housing section to electromagnetically shield an interior of the pump (10) with respect to an exterior of the pump (10), and
wherein the shielding means (20) comprises copper and/or beryllium, characterized in that
the shielding means is formed as a lattice (20) at an inlet flange (12) and/or an expulsion flange. - A vacuum pump (10) in accordance with claim 1,
characterized in that
the shielding means (20) has at least one resilient contact element (22, 24) for the electrical contacting of the shielding means (20) with the housing section. - A vacuum pump (10) in accordance with one of the preceding claims,
characterized in that
the housing section is a first housing section and comprises at least one interface for connecting the first housing section to a second housing section of the vacuum pump or to a connection component for the vacuum pump (10), with the shielding means (20) being provided at the interface. - A vacuum pump (10) in accordance with claim 2,
characterized in that
the shielding means (20) is held at the housing section by the contact element or by a plurality of contact elements (22). - A vacuum pump (10) in accordance with any one of the claims 2 to 4,
characterized in that
at least two differently formed contact elements (22, 24) are provided. - A vacuum pump (10) in accordance with claim 5,
characterized in that
the different contact elements (22, 24) extend in different directions, in particular enclose an angle of more than 45° or extend at least substantially perpendicular to one another. - A vacuum pump (10) in accordance with any one of the claims 2 to 6,
characterized in that
at least one contact element (22) extends at an angle of more than 45° or extends at least substantially perpendicular to a main surface of the shielding means (20). - A vacuum pump (10) in accordance with any one of the preceding claims,
characterized in that
the shielding means (20) is arranged in a recess of the housing section. - A vacuum pump (10) in accordance with any one of the preceding claims,
characterized in that
the shielding means (20) is substantially of an areal design. - A vacuum pump (10) in accordance with any one of the preceding claims,
characterized in that
the shielding means (20) has a shielding region and a contact region which has a plurality of contact elements (22, 24) which are spaced apart from one another and which project from the shielding region for the contacting of the shielding means (20) with the housing section. - A vacuum pump (10) in accordance with any one of the preceding claims,
characterized in that
the shielding means (20) is formed in one part.
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