EP3633204B1 - Vakuumpumpe - Google Patents

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EP3633204B1
EP3633204B1 EP19195628.3A EP19195628A EP3633204B1 EP 3633204 B1 EP3633204 B1 EP 3633204B1 EP 19195628 A EP19195628 A EP 19195628A EP 3633204 B1 EP3633204 B1 EP 3633204B1
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EP
European Patent Office
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radial
rotor
axial
sensor arrangement
bearing
Prior art date
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Active
Application number
EP19195628.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3633204A1 (de
Inventor
Jinou Wang
Markus Hutterer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pfeiffer Vacuum GmbH
Original Assignee
Pfeiffer Vacuum GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Pfeiffer Vacuum GmbH filed Critical Pfeiffer Vacuum GmbH
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Publication of EP3633204A1 publication Critical patent/EP3633204A1/de
Priority to JP2020085579A priority patent/JP7429157B2/ja
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Publication of EP3633204B1 publication Critical patent/EP3633204B1/de
Active legal-status Critical Current
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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
    • F04D19/048—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps comprising magnetic bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/001—Testing thereof; Determination or simulation of flow characteristics; Stall or surge detection, e.g. condition monitoring
    • 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
    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/056—Bearings
    • F04D29/058—Bearings magnetic; electromagnetic

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum pump, in particular a turbo-molecular pump, comprising: a rotor which can be driven to produce a rotary movement in order to produce a pumping action; a first and a second radial bearing for the rotor, the first radial bearing being an actively controlled magnetic bearing; and a radial sensor arrangement for determining a radial deflection of the rotor.
  • Such a vacuum pump is, for example, in the JP 2010 216458 A disclosed. Further prior art are the JP 2002 070857 A , the JP 3 301619 B2 , the DE 33 41 716 A , the JP H04 339195 A and the WO 2019/064469 A1 .
  • Vacuum pumps in particular turbo-molecular pumps, are known in which a pump rotor is magnetically supported.
  • the magnetic bearing has numerous advantages, in particular it enables the pump to operate without friction or lubricants.
  • passive magnetic bearings in particular permanent magnetic bearings, are typically used to fix the rotor radially.
  • an actively controlled magnetic bearing is often used for both radial and axial fixing of the rotor. In this way, an oil-free pump can be implemented in a simple and inexpensive manner.
  • the active regulation of the magnetic bearing includes, in particular, a radial sensor arranged at the magnetic bearing. Depending on a deflection of the rotor measured by the radial sensor, an electromagnet of the active magnetic bearing is activated in such a way that a force opposing the deflection is exerted on the rotor.
  • a vacuum pump with the features according to claim 1, and in particular in that a second radial sensor arrangement is provided for determining a radial deflection in a second axial area different from the first.
  • the object is also achieved by a vacuum pump according to claim 2.
  • the first radial sensor arrangement is axially assigned to the first radial bearing and / or is arranged at this and, independently of this, the second radial sensor arrangement is neither axially assigned to the first nor to the second radial bearing and / or is spaced apart from both radial bearings.
  • an inclination of the rotor can be determined.
  • the first and the second radial sensor arrangement determine different deflections of the rotor. Because the inclination is known, the deflection of the rotor can be better controlled and vibrations can be better prevented.
  • the deflection generally relates to a zero axis, which is an ideal axis of rotation of the rotor. If there is a deflection, the rotor axis deviates from the zero axis.
  • the second radial bearing can be designed as a magnetic bearing.
  • the second radial bearing is a passive magnetic bearing educated.
  • the second radial bearing can be designed as a permanent magnet bearing.
  • an axial distance a is defined by an axial distance between an axial center of the first radial sensor arrangement and an axial center of the first radial bearing
  • an axial distance b being defined is by an axial distance between an axial center of the second radial sensor arrangement and an axial center of the second radial bearing
  • a ratio b / a being at least 2, preferably at least 3.5, preferably at least 5, more preferably at least 7.
  • the first axial area can correspond to an axial center of the first radial sensor arrangement and / or the second axial area can correspond to an axial center of the second radial sensor arrangement.
  • the second axial region or the second radial sensor arrangement is arranged between the first and the second radial bearing.
  • a distance c can preferably be defined by an axial distance between an axial center of the first radial bearing and an axial center of the second radial bearing, with an axially central portion of the distance c being an axial one Length d, the second radial sensor arrangement being arranged with its axial center in this sub-area, and a ratio d / c being 0.7, preferably 0.5, preferably 0.4.
  • the second axial region is arranged between a motor for the rotor and the second radial bearing.
  • the motor can be arranged between the radial sensor arrangements.
  • the second radial sensor arrangement can be arranged on a component which defines an engine compartment and / or forms an engine housing. In general, for example, the second radial sensor arrangement can be spaced apart from the second radial bearing.
  • At least one rotor element preferably a plurality of rotor elements, is provided axially between the second axial region and the second radial bearing.
  • the rotor element or elements can preferably be turbo-rotor elements of a turbo-molecular pump.
  • the second radial sensor arrangement when viewed from the second radial bearing, is arranged axially behind that rotor element which is the furthest apart from the second radial bearing and / or is arranged furthest on the outlet side.
  • the second radial sensor arrangement can, for example, be arranged axially on the outlet side in relation to one or more pump stages, in particular turbo stages.
  • the vacuum pump can preferably be a turbo-molecular pump, in particular one with a 3-axis active magnetic bearing and with a passive magnetic bearing.
  • an inclination control is provided for the rotor.
  • the rotor can thus be regulated better and different deflections along its rotor axis can be minimized in a targeted manner.
  • the rotor can be controlled dynamically by the second radial sensor arrangement and / or the inclination regulation - in contrast to a merely static regulation with only one radial sensor arrangement.
  • an actuator system for the inclination control is formed by the first radial bearing.
  • the first radial bearing has an electromagnet.
  • the actuator system of the inclination control is formed exclusively by the first radial bearing.
  • the first radial bearing alone effects a compensation of rotor inclinations.
  • no additional actuators are necessary, which would make the regulation more complicated and would require additional components.
  • an actuator system for the inclination control can also be formed, for example, by an active axial bearing.
  • the second radial bearing is of passive design and therefore cannot actively participate in the inclination regulation.
  • the inclination regulation can be designed, for example, to compensate for an inclination of the rotor through a pulse-like and / or shock-like influence on the rotor. This is a measure that is easy to implement in order to reduce the inclination of the rotor.
  • the impulse-like or shock-like influencing can, for example, only be brought about in a single axial area and / or only through the first radial bearing.
  • the second radial bearing is on the inlet side and / or the first radial bearing is arranged on an end of the rotor opposite an inlet of the pump and / or on the outlet side.
  • the second Radial bearings can be arranged at the top, for example in a preferred operating position of the pump, and / or the first radial bearing can be arranged at the bottom.
  • the radial bearings can, for example, also be arranged in a horizontal plane.
  • the rotor is axially supported by a magnetic axial bearing.
  • This axial bearing can, for example, be actively regulated.
  • a respective radial sensor arrangement can, for example, detect radial deflections in two radial directions.
  • the two radial directions can be perpendicular to one another, for example.
  • a respective radial sensor arrangement can, for example, have an inductive sensor system.
  • Other sensor principles are also possible, for example a capacitive or an optical sensor.
  • the disclosure also includes a method for operating a vacuum pump, in particular a turbo molecular pump, in particular according to the type described above, in which a rotor is supported by at least a first and a second radial bearing, the first radial bearing being an actively controlled magnetic bearing.
  • a radial deflection of the rotor is determined in a first axial area by means of a first radial sensor arrangement.
  • a radial deflection of the rotor in a second, different from the first, axial area is determined by means of a second radial sensor arrangement.
  • an inclination of the rotor is compensated for on the basis of measured values determined by the radial sensor arrangements, for example by influencing the rotor in a pulse-like manner by means of the actively controlled, first radial bearing.
  • the invention also relates to a method for calibrating the second radial sensor arrangement of a vacuum pump according to the type described above, with the features according to the claims directed thereto.
  • This calibration method comprises at least the steps that the rotor is deflected by the first radial bearing by a certain radius, that a measured value is recorded by the second radial sensor arrangement, that an actual deflection of the rotor in the second axial area is known or known as a function of the deflection in the first axial area can be determined, and that the measured value is assigned to the actual deflection, so that a deflection of the rotor in the second axial area can be deduced from a measured value of the second radial sensor arrangement when the pump is in operation.
  • a calibration of the gain factor of the measured value of the second radial sensor arrangement is thus ultimately implemented, and this in a particularly simple and reliable manner.
  • the first radial sensor arrangement is calibrated first and / or before the deflection of the rotor by the first radial bearing by the specific radius.
  • the rotor is attracted or deflected by the first radial bearing up to a stop or maximum value, for example in order to determine a gain factor and / or an offset of the sensor signal.
  • the calibration of the first radial sensor arrangement can be carried out, for example, immediately before the calibration of the second radial sensor arrangement, or at some point beforehand.
  • the rotor is deflected radially in more than one direction by the first radial bearing.
  • the second radial sensor arrangement can thus be calibrated in a number of directions and in a particularly simple manner. The regulation can thus be carried out even more precisely.
  • the rotor is deflected along a circular path by the first radial bearing. This enables a particularly simple but precise calibration of the second radial sensor arrangement.
  • the circular path can, for example, have a predetermined radius.
  • the rotor can be deflected along the circular path with a certain frequency. The deflection along the circular path can clearly also be referred to as "stirring".
  • the rotor does not rotate during the calibration.
  • the rotor is indeed moved around the zero axis, for example along a circular path. However, for example, it does not rotate; H. the rotor remains stationary or stands still in the circumferential direction.
  • the motor of the pump which drives the rotor, can be switched off during the calibration.
  • the actual deflection of the rotor in the second axial area can be determined by calculation as a function of the deflection in the first axial area on the basis of mechanical relationships. This determination can be based, for example, on the rigidity of the second radial bearing, the inertia and geometry of the rotor and the radius and frequency of the deflection or excitation of the shaft end.
  • the calibration method makes use, for example, of the fact that the mechanical relationships in the pump are well known, in particular because there is generally a high level of manufacturing accuracy.
  • the second Radial sensor arrangement can thus be precisely calibrated, namely, for example, by comparing a known maximum deflection of the rotor with a measured value determined by the second radial sensor arrangement, in particular a voltage value.
  • the calibration method can be referred to as dynamic calibration, in contrast to an otherwise customary calibration of a single radial sensor arrangement, which can also be referred to as static calibration.
  • 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.
  • the inlet flange 113 forms according to FIG Fig. 1 the upper end of the housing 119 of the vacuum pump 111.
  • the housing 119 comprises a lower part 121 on which an electronics housing 123 is arranged laterally. Electrical and / or electronic components of the vacuum pump 111 are accommodated in the electronics housing 123, for example for operating an electric motor 125 arranged in the vacuum pump. A plurality of connections 127 for accessories are provided on the electronics housing 123.
  • a data interface 129 for example in accordance with the RS485 standard, and a power supply connection 131 are arranged on the electronics housing 123.
  • 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.
  • Two coolant connections 139 are also arranged in the lower part 121, one of the coolant connections as an inlet and the other coolant connection as Outlet for coolant is provided, which can be passed into the vacuum pump for cooling purposes.
  • the lower side 141 of the vacuum pump can serve as a standing surface, so that the vacuum pump 111 can be operated standing on the lower side 141.
  • the vacuum pump 111 can, however, also be attached to a recipient via the inlet flange 113 and can thus be operated in a suspended manner, as it were.
  • the vacuum pump 111 can be designed in such a way that it can also be put into operation when it is oriented in a different way than in FIG Fig. 1 is shown.
  • Embodiments of the vacuum pump can also be implemented in which the underside 141 cannot be arranged facing downwards, but facing to the side or facing upwards.
  • various screws 143 are also arranged by means of which components of the vacuum pump not specified here are attached to one another.
  • a bearing cap 145 is attached to the underside 141.
  • Fastening bores 147 are also arranged on the underside 141, via which the pump 111 can be fastened to a support surface, for example.
  • a coolant line 148 is shown, in which the coolant introduced and discharged via the coolant connections 139 can circulate.
  • the vacuum pump comprises several process gas pump stages for conveying the process gas present at the pump inlet 115 to the pump outlet 117.
  • a rotor 149 is arranged in the housing 119 and has a rotor shaft 153 rotatable about an axis of rotation 151.
  • 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 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 rotor hub 161 arranged on the rotor shaft 153 and two cylinder-jacket-shaped Holweck rotor sleeves 163, 165 which are attached to the rotor hub 161 and carried by the latter, which are oriented coaxially to the axis of rotation 151 and nested in one another in the radial direction.
  • two cylinder jacket-shaped Holweck stator sleeves 167, 169 are provided, which are also oriented coaxially to the axis of rotation 151 and, viewed in the radial direction, are nested inside one another.
  • 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 opposite the radial outer surface of the outer Holweck rotor sleeve 163 with the formation of a radial Holweck gap 171 and with this forms the first Holweck pump stage following the turbomolecular pumps.
  • the radial inner surface of the outer Holweck rotor sleeve 163 faces the radial outer surface of the inner Holweck stator sleeve 169 with the formation of a radial Holweck gap 173 and forms with it this a second Holweck pumping stage.
  • the radial inner surface of the inner Holweck stator sleeve 169 lies opposite the radial outer surface of the inner Holweck rotor sleeve 165 with the formation of a radial Holweck gap 175 and with this forms the third Holweck pumping stage.
  • a radially running channel can be provided, via which the radially outer Holweck gap 171 is connected to the central Holweck gap 173.
  • a radially running channel can be provided at the upper end of the inner Holweck stator sleeve 169, via which the middle Holweck gap 173 is connected to the radially inner Holweck gap 175.
  • a connecting channel 179 to the outlet 117 can also be provided at the lower end of the radially inner Holweck rotor sleeve 165.
  • the aforementioned pump-active surfaces of the Holweck stator sleeves 163, 165 each have a plurality of Holweck grooves running spirally around the axis of rotation 151 in the axial direction, while the opposite lateral surfaces of the Holweck rotor sleeves 163, 165 are smooth and the gas for operating the Drive vacuum pump 111 in the Holweck grooves.
  • a roller bearing 181 is provided in the area of the pump outlet 117 and a permanent magnetic bearing 183 in the area of the pump inlet 115.
  • a conical injection molded nut 185 is provided on the rotor shaft 153 with an outer diameter that increases towards the roller bearing 181.
  • the injection-molded nut 185 is in sliding contact with at least one stripper of an operating medium reservoir.
  • the resource storage includes a plurality of absorbent disks 187 stacked on top of one another, which are impregnated with an operating medium for the roller bearing 181, for example with a lubricant.
  • the operating medium is transferred by capillary action from the operating medium reservoir via the scraper to the rotating injection nut 185 and, as a result of the centrifugal force, is conveyed along the injection nut 185 in the direction of the increasing outer diameter of the injection nut 185 to the roller bearing 181, where it eg fulfills a lubricating function.
  • the roller bearing 181 and the operating medium store are enclosed in the vacuum pump by a trough-shaped insert 189 and the bearing cover 145.
  • 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 rotor-side ring magnets 195 are carried by a carrier section 201 of the rotor shaft 153 which surrounds the ring magnets 195 radially on the outside.
  • the stator-side ring magnets 197 are carried by a stator-side support section 203 which extends through the ring magnets 197 and is suspended from radial struts 205 of the housing 119.
  • the ring magnets 195 on the rotor side are fixed parallel to the axis of rotation 151 by a cover element 207 coupled to the carrier section 203.
  • the ring magnets 197 on the stator side are 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 209 connected to the carrier section 203 connected fastening ring 211 set.
  • a plate spring 213 can also be provided between the fastening ring 211 and the ring magnet 197.
  • An emergency or retainer bearing 215 is provided inside the magnetic bearing, which runs empty during normal operation of the vacuum pump 111 without contact and only comes into engagement with an excessive radial deflection of the rotor 149 relative to the stator to create a radial stop for the rotor 149 to form, since a collision of the rotor-side structures with the stator-side structures is prevented.
  • the backup bearing 215 is designed as an unlubricated roller bearing and forms a radial gap with the rotor 149 and / or the stator, which has the effect that the backup bearing 215 is disengaged during normal pumping operation.
  • the radial deflection at which the backup bearing 215 engages is dimensioned large enough that the backup bearing 215 does not come into engagement during normal operation of the vacuum pump, and at the same time small enough so that a collision of the rotor-side structures with the stator-side structures under all circumstances is prevented.
  • 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.
  • the motor stator 217 is fixed in the housing within the motor compartment 137 provided for the electric motor 125.
  • a sealing gas which is also referred to as a flushing gas and which can be air or nitrogen, for example, can enter the engine compartment 137 via the sealing gas connection 135.
  • the electric motor 125 can be protected from process gas, e.g. from corrosive components of the process gas, via the sealing gas.
  • the engine compartment 137 can also be evacuated via the pump outlet 117, i.e. the vacuum pressure produced by the backing pump connected to the pump outlet 117 is at least approximately in the engine compartment 137.
  • a so-called and known labyrinth seal 223 can also be provided between the rotor hub 161 and a wall 221 delimiting the engine compartment 137, in particular in order to achieve better sealing of the motor compartment 217 with respect to the radially outside Holweck pump stages.
  • the vacuum pump of the invention described below Fig. 6 can advantageously be further developed by the individual features of the vacuum pump described above.
  • Fig. 6 shows a vacuum pump 10 in a schematic and greatly reduced representation.
  • the vacuum pump 10 comprises a rotor 12, which carries a plurality of turbo rotor disks 14 and can be driven by means of a motor 16 to rotate about the rotor axis 18 so that the turbo rotor disks 14 rotating relative to the stator disks (not shown) generate a pumping effect.
  • the pumping action runs from top to bottom.
  • the rotor 12 is supported by a plurality of magnetic bearings.
  • a first radial bearing 20 for the rotor 12 is arranged at an outlet-side end of the rotor 12.
  • An axial bearing 22 is arranged at the same end of the rotor.
  • a second radial bearing 24 is arranged at the inlet end of the rotor 12.
  • the first radial bearing 20 and the axial bearing 22 are designed to be actively controlled. You can therefore actively counteract a radial or axial deflection of the rotor 12 from its ideal position by means of electromagnets.
  • a radial sensor arrangement 26 is arranged in the radial bearing 20, by means of which the radial deflection of the rotor 12 can be measured in a first axial region in two spatial directions perpendicular to the rotor axis 16.
  • An axial sensor arrangement is also provided but not shown.
  • the second radial bearing 24 is of passive design, i. H. it does not include any actuators for influencing the rotor 12. Rather, the second radial bearing 24 has a plurality of permanent magnets, for example on the rotor and stator sides.
  • a second radial sensor arrangement 28 is provided, by means of which the deflection of the rotor 12 can be measured in a second axial area.
  • the second radial sensor arrangement is arranged both between the first radial bearing 20 and the second radial bearing 24 and between the motor 16 and the second radial bearing 24.
  • the second radial sensor arrangement 28 is fastened to a component 30 which defines an engine compartment 32 of the engine 16.
  • the first and the second radial sensor arrangement 26 and 28 are clearly spaced from one another in the axial direction. If they measure different deflections of the rotor 12 in the corresponding axial range, it can be concluded that the rotor 12 is inclined, i.e. that the rotor axis 18 of the rotor 12 is not parallel to an ideal rotor axis, which can also be referred to as the zero axis. As soon as an inclination is recognized, the active, first radial bearing 20 can counteract this. For this purpose, the first radial bearing 20 can, for example, influence the rotor 12 in a pulse-like manner in order to push the rotor 12 back into its upright position, so to speak.
  • This kind of Regulation can be compared to that of an inverse pendulum.
  • an impulse is introduced into the rotor 12 at the bottom, which counteracts the tilting and at best brings the rotor 12 back to its upright position directly or gradually so that the rotor axis 18 is parallel to the zero axis.
  • the inclination regulated at the same time but the radial position of the rotor is also regulated.
  • the inclination and position control are superimposed on one another.
  • FIG Fig. 7 An exemplary radial sensor arrangement 34 is shown in FIG Fig. 7 shown.
  • One or both of the first and second radial sensor arrangements 26 and 28 can be designed accordingly.
  • the radial sensor arrangement 34 comprises an annular circuit board 36 on which a plurality of coils 38 are applied.
  • a rotor to be measured in its deflection would extend through the ring and with a rotor axis perpendicular to the image plane.
  • the rotor is deflected, i.e. in Fig. 7 Shifts along the image plane, this changes the interactivity of the coils 38, which leads to a changed measurement signal. The deflection can therefore be deduced from this measurement signal.
  • Two coils are provided opposite one another for each direction of movement x and y.
  • the Fig. 8 illustrates a calibration method for the second radial sensor arrangement 28, for example a pump according to FIG Fig. 6 .
  • the rotor is only indicated here by its rotor axis 18.
  • the rotor is deflected up to a stop by the active, first radial bearing 20.
  • the rotor axis 18 is then inclined, that is to say is oriented obliquely with respect to the zero axis 40.
  • the deflection at the stop is known on the basis of the mechanical relationships of the rotor system or can, for example, alternatively or additionally be determined by the first radial sensor arrangement 26. It goes without saying that the deflection and The inclination of the rotor axis 18 is shown here extremely exaggerated for the purpose of illustration.
  • the first radial sensor arrangement 26 determines, for example, a deflection 42 in the first axial region. Based on the known mechanical relationships, the actual deflection 44 in the second axial region, that is to say in the case of the second radial sensor arrangement 28, can then be calculated. In addition, a measured value is recorded by the second radial sensor arrangement 28. The actual deflection 44 is assigned to this. An amplification factor of the radial sensor arrangement 28 is now known, so that the value of a deflection can be inferred as a function of a measured sensor voltage.
  • a circular path 46 is also indicated, along which the rotor can be moved, for example by the first radial bearing 20, for the purpose of calibration with a certain radius and a certain frequency. In this way, all directions of deflection of the radial sensor arrangement 28 can be reliably calibrated.
  • the first radial sensor arrangement 26 is axially assigned to the first radial bearing 20 and is arranged at this.
  • the second radial sensor arrangement 28 is axially assigned neither to the first nor to the second radial bearing 24, but rather is arranged at a distance from the two radial bearings 20, 24.
  • An axial distance a is defined by an axial distance between an axial center of the first radial sensor arrangement 26 and an axial center of the first radial bearing 20.
  • An axial distance b is defined by an axial one Distance between an axial center of the second radial sensor arrangement 28 and an axial center of the second radial bearing 24.
  • a ratio b / a is at least 2, preferably at least 3.5, preferably at least 5, preferably at least 7.
  • a distance c is defined by an axial distance between an axial center of the first radial bearing 20 and an axial center of the second radial bearing 24, an axially central portion of the distance c having an axial length d, the second radial sensor arrangement 28 with its axial center in this sub-area is arranged, and wherein a ratio d / c is preferably 0.7, preferably 0.5, preferably 0.4.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, umfassend: einen Rotor, der zum Bewirken einer Pumpwirkung zu einer Drehbewegung antreibbar ist; ein erstes und ein zweites Radiallager für den Rotor, wobei das erste Radiallager ein aktiv geregeltes Magnetlager ist; und eine Radialsensoranordnung zur Bestimmung einer Radialauslenkung des Rotors.
  • Eine derartige Vakuumpumpe ist z.B. in der JP 2010 216458 A offenbart. Weiteren Stand der Technik bilden die JP 2002 070857 A , die JP 3 301619 B2 , die DE 33 41 716 A , die JP H04 339195 A und die WO 2019/064469 A1 .
  • Es sind Vakuumpumpen, insbesondere Turbomolekularpumpen, bekannt, bei denen ein Pumprotor magnetisch gelagert ist. Die magnetische Lagerung weist zahlreiche Vorteile auf, insbesondere ermöglicht sie einen reibungs- und schmierstofffreien Betrieb der Pumpe. Einlassseitig werden dabei typischerweise passive Magnetlager, insbesondere Permanentmagnetlager, zur radialen Festlegung des Rotors eingesetzt. Am gegenüberliegenden Rotorende wird häufig sowohl zur radialen als auch zur axialen Festlegung des Rotors ein aktiv geregeltes Magnetlager eingesetzt. So kann auf einfache und kostengünstige Weise eine ölfreie Pumpe realisiert werden. Die aktive Regelung des Magnetlagers umfasst insbesondere einen beim Magnetlager angeordneten Radialsensor. In Abhängigkeit von einer vom Radialsensor gemessenen Auslenkung des Rotors wird ein Elektromagnet des aktiven Magnetlagers derart angesteuert, dass eine zur Auslenkung gegenläufige Kraft auf den Rotor ausgeübt wird.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, bei einer Vakuumpumpe der eingangs genannten Art die Regelung der Rotorauslenkung zu verbessern, insbesondere Schwingungen des Rotors besser entgegenwirken zu können und/oder die Stabilität der Magnetlagerregelung zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vakuumpumpe mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst, und insbesondere dadurch, dass eine zweite Radialsensoranordnung zur Bestimmung einer Radialauslenkung in einem zweiten, vom ersten verschiedenen Axialbereich vorgesehen ist. Die Aufgabe wird auch von einer Vakuumpumpe nach Anspruch 2 gelöst. Bei dieser ist die erste Radialsensoranordnung dem ersten Radiallager axial zugeordnet und/oder bei diesem angeordnet und unabhängig hiervon ist die zweite Radialsensoranordnung weder dem ersten noch dem zweiten Radiallager axial zugeordnet und/oder zu beiden Radiallagern beabstandet.
  • Durch die zweite Radialsensoranordnung im zweiten Axialbereich kann zusammen mit der ersten Radialsensoranordnung im ersten Axialbereich eine Neigung des Rotors festgestellt werden. Eine solche äußert sich dadurch, dass die erste und die zweite Radialsensoranordnung unterschiedliche Auslenkungen des Rotors feststellen. Dadurch, dass die Neigung bekannt ist, kann die Auslenkung des Rotors besser geregelt werden und Schwingungen kann besser vorgebeugt werden.
  • Die Auslenkung bezieht sich generell auf eine Nullachse, welche eine ideale Rotationsachse des Rotors ist. Wenn eine Auslenkung vorliegt, weicht die Rotorachse von der Nullachse ab.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 kann das zweite Radiallager als Magnetlager ausgebildet sein. Gemäß der Erfindung gemäß Anspruch 1 ist das zweite Radiallager als passives Magnetlager ausgebildet. Zum Beispiel kann das zweite Radiallager als Permanentmagnetlager ausgebildet sein.
  • Gemäß der Erfindung nach Anspruch 2 und bei einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 1 ist vorgesehen, dass ein axialer Abstand a definiert ist durch einen axialen Abstand zwischen einer axialen Mitte der ersten Radialsensoranordnung und einer axialen Mitte des ersten Radiallagers, wobei ein axialer Abstand b definiert ist durch einen axialen Abstand zwischen einer axialen Mitte der zweiten Radialsensoranordnung und einer axialen Mitte des zweiten Radiallagers, wobei ein Verhältnis b/a mindestens 2, vorzugsweise mindestens 3,5, vorzugsweise mindestens 5, weiter vorzugsweise mindestens 7, beträgt.
  • Allgemein können der erste Axialbereich einer axialen Mitte der ersten Radialsensoranordnung und/oder der zweiten Axialbereich einer axialen Mitte der zweiten Radialsensoranordnung entsprechen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der zweite Axialbereich bzw. die zweite Radialsensoranordnung zwischen dem ersten und dem zweiten Radiallager angeordnet. Hierdurch kann ein kompakter Aufbau der Pumpe beibehalten werden und dennoch ein verhältnismäßig großer Abstand der Axialbereiche der Radialsensoranordnung realisiert werden, was die Messgenauigkeit verbessert. Bevorzugt kann ein Abstand c definiert sein durch einen axialen Abstand zwischen einer axialen Mitte des ersten Radiallagers und einer axialen Mitte des zweiten Radiallagers, wobei ein axial mittlerer Teilbereich des Abstandes c eine axiale Länge d aufweist, wobei die zweite Radialsensoranordnung mit ihrer axialen Mitte in diesem Teilbereich angeordnet ist, und wobei ein Verhältnis d/c 0,7, vorzugsweise 0,5, vorzugsweise 0,4, beträgt.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der zweite Axialbereich zwischen einem Motor für den Rotor und dem zweiten Radiallager angeordnet ist. Auch dies ermöglicht eine hohe Messgenauigkeit bei kompaktem Aufbau. Zum Beispiel kann der Motor zwischen den Radialsensoranordnungen angeordnet sein. Bei einigen Ausführungsformen kann die zweite Radialsensoranordnung an einem Bauteil angeordnet sein, welches einen Motorraum definiert und/oder ein Motorgehäuse bildet. Generell kann beispielsweise die zweite Radialsensoranordnung vom zweiten Radiallager beabstandet sein.
  • Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise vorgesehen sein, dass axial zwischen dem zweiten Axialbereich und dem zweiten Radiallager wenigstens ein Rotorelement, vorzugsweise eine Mehrzahl an Rotorelementen, vorgesehen ist. Bei dem oder den Rotorelementen kann es sich bevorzugt um Turborotorelemente einer Turbomolekularpumpe handeln. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die zweite Radialsensoranordnung aus Sicht des zweiten Radiallagers axial hinter demjenigen Rotorelement angeordnet ist, welche zum zweiten Radiallager am weitesten beanstandet ist und/oder am weitesten auslassseitig angeordnet ist. Generell bevorzugt kann die zweite Radialsensoranordnung beispielsweise axial auslassseitig in Bezug auf eine oder mehrere Pumpstufen, insbesondere Turbostufen, angeordnet sein.
  • Allgemein kann es sich bei der Vakuumpumpe bevorzugt um eine Turbomolekularpumpe handeln, insbesondere eine solche mit einer 3-Achs-aktiven Magnetlagerung und mit einer Passivmagnetlagerung.
  • Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass für den Rotor eine Neigungsregelung vorgesehen ist. Somit kann der Rotor besser geregelt werden und es können entlang seiner Rotorachse unterschiedliche Auslenkungen gezielt minimiert werden. Durch die zweite Radialsensoranordnung und/oder die Neigungsregelung kann der Rotor dynamisch geregelt werden - im Gegensatz zu einer lediglich statischen Regelung bei nur einer Radialsensoranordnung.
  • Bei einer Ausführungsform ist eine Aktorik der Neigungsregelung durch das erste Radiallager gebildet. D. h., dass eine der Auslenkung entgegenwirkende Kraft von dem ersten Radiallager auf die Rotorwelle übertragen wird. Zu diesem Zweck weist das erste Radiallager einen Elektromagneten auf. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Aktorik der Neigungsregelung ausschließlich durch das erste Radiallager gebildet. Somit bewirkt das erste Radiallager alleine einen Ausgleich von Rotorneigungen. Hierdurch ist keine zusätzliche Aktorik notwendig, welche die Regelung komplizierter machen würde und zusätzliche Bauteile erfordern würde. Grundsätzlich kann aber alternativ oder zusätzlich eine Aktorik der Neigungsregelung auch beispielsweise durch ein aktives Axiallager gebildet sein. Gemäß der Erfindung nach Anspruch 1 und bei einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 ist das zweite Radiallager passiv ausgebildet und es kann daher nicht aktiv an der Neigungsregelung teilnehmen.
  • Die Neigungsregelung kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, eine Neigung des Rotors durch eine impulsartige und/oder stoßartige Beeinflussung des Rotors auszugleichen. Dies bildet eine einfach zu implementierende Maßnahme, um die Neigung des Rotors zu verringern. Die impulsartige bzw. stoßartige Beeinflussung kann beispielsweise nur in einem einzigen Axialbereich und/oder nur durch das erste Radiallager bewirkt werden.
  • Bei einigen Ausführungsformen ist das zweite Radiallager einlassseitig und/oder ist das erste Radiallager an einem einem Einlass der Pumpe gegenüberliegenden Ende des Rotors und/oder auslassseitig angeordnet. Generell kann das zweite Radiallager beispielsweise bei einer bevorzugten Betriebslage der Pumpe oben angeordnet sein und/oder das erste Radiallager kann unten angeordnet sein. Insbesondere im Zusammenhang mit einer Splitflow-Pumpe können die Radiallager aber beispielsweise auch in einer horizontalen Ebene angeordnet sein.
  • Bei einigen Ausführungsformen ist zum Beispiel eine axiale Lagerung des Rotors durch ein magnetisches Axiallager vorgesehen. Dieses Axiallager kann beispielsweise aktiv geregelt sein.
  • Eine jeweilige Radialsensoranordnung kann beispielsweise radial Auslenkungen in zwei radialen Richtungen erfassen. Die zwei radialen Richtungen können beispielsweise senkrecht zueinander sein. Generell kann eine jeweilige Radialsensoranordnung beispielsweise eine induktive Sensorik aufweisen. Auch andere Sensorprinzipien sind möglich, beispielsweise ein kapazitiver oder ein optischer Sensor.
  • Die Offenbarung umfasst außerdem ein Verfahren zum Betrieb einer Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, insbesondere nach vorstehend beschriebener Art, bei dem ein Rotor zumindest durch ein erstes und ein zweites Radiallager gelagert wird, wobei das erste Radiallager ein aktiv geregeltes Magnetlager ist. Mittels einer ersten Radialsensoranordnung wird in einem ersten Axialbereich eine Radialauslenkung des Rotors bestimmt. Mittels einer zweiten Radialsensoranordnung wird eine Radialauslenkung des Rotors in einem zweiten, vom ersten verschiedenen Axialbereich bestimmt.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird auf der Grundlage von durch die Radialsensoranordnungen ermittelten Messwerten eine Neigung des Rotors ausgeglichen, beispielsweise durch eine impulsartige Beeinflussung des Rotors mittels des aktiv geregelten, ersten Radiallagers.
  • Generell lassen sich alle im Zusammenhang mit einer Vakuumpumpe beschriebenen Merkmale und Ausführungsformen vorteilhaft zur Weiterbildung des Betriebsverfahrens heranziehen, und umgekehrt.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Kalibrierung der zweiten Radialsensoranordnung einer Vakuumpumpe nach vorstehend beschriebener Art, mit den Merkmalen nach den hierauf gerichteten Ansprüchen. Dieses Kalibrierungsverfahren umfasst zumindest die Schritte, dass der Rotor durch das erste Radiallager um einen bestimmten Radius ausgelenkt wird, dass ein Messwert von der zweiten Radialsensoranordnung aufgenommen wird, dass eine tatsächliche Auslenkung des Rotors im zweiten Axialbereich in Abhängigkeit von der Auslenkung im ersten Axialbereich bekannt oder ermittelbar ist, und dass der Messwert der tatsächlichen Auslenkung zugeordnet wird, sodass im Betrieb der Pumpe von einem Messwert der zweiten Radialsensoranordnung auf eine Auslenkung des Rotors im zweiten Axialbereich geschlossen werden kann.
  • Somit ist letztlich eine Kalibrierung des Verstärkungsfaktors des Messwertes der zweiten Radialsensoranordnung implementiert, und dies auf eine besonders einfache und zuverlässige Weise.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird zunächst und/oder vor der Auslenkung des Rotors durch das erste Radiallager um den bestimmten Radius die erste Radialsensoranordnung kalibriert. Dabei wird beispielsweise der Rotor durch das erste Radiallager bis zu einem Anschlag oder Maximalwert angezogen oder ausgelenkt, beispielsweise um einen Verstärkungsfaktor und/oder ein Offset des Sensorsignals zu bestimmen. Die Kalibrierung der ersten Radialsensoranordnung kann beispielsweise unmittelbar vor der Kalibrierung der zweiten Radialsensoranordnung durchgeführt werden oder auch irgendwann vorher.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform wird der Rotor durch das erste Radiallager in mehr als einer Richtung radial ausgelenkt. So kann die zweite Radialsensoranordnung in mehreren Richtungen und auf besonders einfache Weise kalibriert werden. Die Regelung lässt sich somit noch genauer durchführen.
  • Bei einigen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der Rotor durch das erste Radiallager entlang einer Kreisbahn ausgelenkt wird. Dies ermöglicht eine besonders einfache aber genaue Kalibrierung der zweiten Radialsensoranordnung. Die Kreisbahn kann beispielsweise einen vorbestimmten Radius aufweisen. Der Rotor kann entlang der Kreisbahn mit einer bestimmten Frequenz ausgelenkt werden. Die Auslenkung entlang der Kreisbahn kann anschaulich auch als "Rühren" bezeichnet werden.
  • Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Rotor während der Kalibrierung nicht rotiert. Beispielsweise wird der Rotor zwar um die Nullachse herum, beispielsweise entlang einer Kreisbahn, bewegt. Er rotiert jedoch beispielsweise nicht, d. h. in Umfangsrichtung bleibt der Rotor fest bzw. steht. Generell kann der Motor der Pumpe, welcher den Rotor antreibt, während der Kalibrierung ausgeschaltet sein.
  • Die tatsächliche Auslenkung des Rotors im zweiten Axialbereich kann gemäß einer Ausführungsform in Abhängigkeit von der Auslenkung im ersten Axialbereich aufgrund mechanischer Zusammenhänge rechnerisch ermittelt werden. Grundlage dieser Ermittlung können beispielsweise bilden: Steifigkeit des zweiten Radiallagers, Trägheit und Geometrie des Rotors und Radius und Frequenz der Auslenkung oder Erregung des Wellenendes.
  • Durch das Kalibrierungsverfahren wird beispielsweise ausgenutzt, dass die mechanischen Zusammenhänge in der Pumpe gut bekannt sind, insbesondere weil generell eine hohe Fertigungsgenauigkeit herrscht. Die zweite Radialsensoranordnung kann somit präzise kalibriert werden, nämlich beispielsweise durch den Vergleich einer bekannten Maximalauslenkung des Rotors mit einem von der zweiten Radialsensoranordnung ermittelten Messwert, insbesondere Spannungswert.
  • Das Kalibrierungsverfahren kann als dynamische Kalibrierung bezeichnet werden, im Gegensatz zu einer sonst üblichen Kalibrierung einer einzigen Radialsensoranordnung, die auch als statische Kalibrierung bezeichnet werden kann.
  • Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen, jeweils schematisch:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht einer Turbomolekularpumpe,
    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 erfindungsgemäße Vakuumpumpe,
    Fig. 7
    eine Radialsensoranordnung,
    Fig. 8
    eine Rotorauslenkung während einer Kalibrierung.
  • Die in Fig. 1 gezeigte Turbomolekularpumpe 111 umfasst einen von einem Einlassflansch 113 umgebenen Pumpeneinlass 115, an welchen in an sich bekannter Weise ein nicht dargestellter Rezipient angeschlossen werden kann. Das Gas aus dem Rezipienten kann über den Pumpeneinlass 115 aus dem Rezipienten gesaugt und durch die Pumpe hindurch zu einem Pumpenauslass 117 gefördert werden, an den eine Vorvakuumpumpe, wie etwa eine Drehschieberpumpe, angeschlossen sein kann.
  • Der Einlassflansch 113 bildet bei der Ausrichtung der Vakuumpumpe gemäß Fig. 1 das obere Ende des Gehäuses 119 der Vakuumpumpe 111. Das Gehäuse 119 umfasst ein Unterteil 121, an welchem seitlich ein Elektronikgehäuse 123 angeordnet ist. In dem Elektronikgehäuse 123 sind elektrische und/oder elektronische Komponenten der Vakuumpumpe 111 untergebracht, z.B. zum Betreiben eines in der Vakuumpumpe angeordneten Elektromotors 125. Am Elektronikgehäuse 123 sind mehrere Anschlüsse 127 für Zubehör vorgesehen. Außerdem sind eine Datenschnittstelle 129, z.B. gemäß dem RS485-Standard, und ein Stromversorgungsanschluss 131 am Elektronikgehäuse 123 angeordnet.
  • 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. Fig. 3) vor dem von der Pumpe geförderten Gas in den Motorraum 137, in welchem der Elektromotor 125 in der Vakuumpumpe 111 untergebracht ist, gebracht werden kann. Im Unterteil 121 sind ferner noch zwei Kühlmittelanschlüsse 139 angeordnet, wobei einer der Kühlmittelanschlüsse als Einlass und der andere Kühlmittelanschluss als Auslass für Kühlmittel vorgesehen ist, das zu Kühlzwecken in die Vakuumpumpe geleitet werden kann.
  • 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 Fig. 1 gezeigt ist. Es lassen sich auch Ausführungsformen der Vakuumpumpe realisieren, bei der die Unterseite 141 nicht nach unten, sondern zur Seite gewandt oder nach oben gerichtet angeordnet werden kann.
  • An der Unterseite 141, die in Fig. 2 dargestellt ist, sind noch diverse Schrauben 143 angeordnet, mittels denen hier nicht weiter spezifizierte Bauteile der Vakuumpumpe aneinander befestigt sind. Beispielsweise ist ein Lagerdeckel 145 an der Unterseite 141 befestigt.
  • An der Unterseite 141 sind außerdem Befestigungsbohrungen 147 angeordnet, über welche die Pumpe 111 beispielsweise an einer Auflagefläche befestigt werden kann.
  • In den Figuren 2 bis 5 ist eine Kühlmittelleitung 148 dargestellt, in welcher das über die Kühlmittelanschlüsse 139 ein- und ausgeleitete Kühlmittel zirkulieren kann.
  • Wie die Schnittdarstellungen der Figuren 3 bis 5 zeigen, umfasst die Vakuumpumpe mehrere Prozessgaspumpstufen zur Förderung des an dem Pumpeneinlass 115 anstehenden Prozessgases zu dem Pumpenauslass 117.
  • In dem Gehäuse 119 ist ein Rotor 149 angeordnet, der eine um eine Rotationsachse 151 drehbare Rotorwelle 153 aufweist.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die nachfolgend beschriebene, erfindungsgemäße Vakuumpumpe der Fig. 6 kann durch die Einzelmerkmale der vorstehend beschriebenen Vakuumpumpe vorteilhaft weitergebildet werden.
  • Fig. 6 zeigt eine Vakuumpumpe 10 in einer schematischen und stark reduzierten Darstellung. Die Vakuumpumpe 10 umfasst einen Rotor 12, welcher eine Mehrzahl an Turborotorscheiben 14 trägt und mittels eines Motors 16 zu einer Drehbewegung um die Rotorachse 18 antreibbar ist, sodass die relativ zu nicht dargestellten Statorscheiben rotierenden Turborotorscheiben 14 eine Pumpwirkung erzeugen. In Fig. 6 verläuft die Pumpwirkung von oben nach unten.
  • Der Rotor 12 ist durch eine Mehrzahl an Magnetlagern gelagert. Ein erstes Radiallager 20 für den Rotor 12 ist an einem auslassseitigen Ende des Rotors 12 angeordnet. Am selben Rotorende ist ein Axiallager 22 angeordnet. Am einlassseitigen Ende des Rotors 12 ist ein zweites Radiallager 24 angeordnet.
  • Das erste Radiallager 20 und das Axiallager 22 sind aktiv geregelt ausgebildet. Sie können also einer radialen bzw. axialen Auslenkung des Rotors 12 von seiner Idealposition über Elektromagnete aktiv entgegenwirken. Zu diesem Zweck ist bei dem Radiallager 20 eine Radialsensoranordnung 26 angeordnet, mittels derer die radiale Auslenkung des Rotors 12 in einem ersten Axialbereich in zwei zur Rotorachse 16 senkrechten Raumrichtungen messbar ist. Eine Axialsensoranordnung ist ebenfalls vorgesehen aber nicht dargestellt.
  • Das zweite Radiallager 24 ist passiv ausgebildet, d. h. es umfasst keine Aktorik zur Beeinflussung des Rotors 12. Vielmehr weist das zweite Radiallager 24 zum Beispiel rotor- und statorseitig eine Mehrzahl von Permanentmagneten auf.
  • Es ist eine zweite Radialsensoranordnung 28 vorgesehen, mittels derer die Auslenkung des Rotors 12 in einem zweiten Axialbereich messbar ist. Die zweite Radialsensoranordnung ist in dieser Ausführungsform sowohl zwischen dem ersten Radiallager 20 und dem zweiten Radiallager 24 als auch zwischen dem Motor 16 und dem zweiten Radiallager 24 angeordnet ist. Zu diesem Zweck ist die zweite Radialsensoranordnung 28 an einem Bauteil 30 befestigt, welches einen Motorraum 32 des Motors 16 definiert.
  • Die erste und die zweite Radialsensoranordnung 26 bzw. 28 sind in axialer Richtung deutlich voneinander beanstandet. Wenn durch sie unterschiedliche Auslenkungen des Rotors 12 im entsprechenden Axialbereich gemessen werden, kann darauf geschlossen werden, dass der Rotor 12 geneigt ist, dass also die Rotorachse 18 des Rotors 12 nicht parallel ist zu einer idealen Rotorachse, welche auch als Nullachse bezeichnet werden kann. Sobald eine Neigung erkannt wird, kann das aktive, erste Radiallager 20 dieser entgegenwirken. Hierzu kann das erste Radiallager 20 beispielsweise den Rotor 12 impulsartig beeinflussen, um den Rotor 12 gewissermaßen in seine aufrechte Lage zurückzustoßen. Diese Art der Regelung lässt sich mit derjenigen eines inversen Pendels vergleichen. Wenn ein oberer Bereich des Rotors 12 zu kippen beginnt, wird unten ein Impuls in den Rotor 12 eingebracht, der dem Kippen entgegenwirkt und den Rotor 12 bestenfalls direkt oder nach und nach in seine aufrechte Lage zurückbringt, sodass die Rotorachse 18 parallel zur Nullachse ist. Beispielsweise zeitgleich wird aber nicht nur die Neigung geregelt, sondern die radiale Position des Rotors wird ebenfalls geregelt. Neigungs- und Positionsregelung werden insbesondere einander überlagert.
  • Eine beispielhafte Radialsensoranordnung 34 ist in Fig. 7 gezeigt. Eine oder beide der ersten und zweiten Radialsensoranordnungen 26 bzw. 28 können entsprechend ausgebildet sein.
  • Die Radialsensoranordnung 34 umfasst eine ringförmige Platine 36, auf der mehrere Spulen 38 aufgebracht sind. Ein in seiner Auslenkung zu messender Rotor würde sich durch den Ring hindurch und mit einer Rotorachse senkrecht zur Bildebene erstrecken. Wenn der Rotor ausgelenkt wird, sich also in Fig. 7 entlang der Bildebene verschiebt, verändert dies die Interaktivität der Spulen 38, was zu einem veränderten Messsignal führt. Von diesem Messsignal kann also auf die Auslenkung geschlossen werden. Dabei sind für jede Bewegungsrichtung x und y zwei Spulen gegenüberliegend vorgesehen.
  • Die Fig. 8 veranschaulicht ein Kalibrierungsverfahren für die zweite Radialsensoranordnung 28, z.B. einer Pumpe gemäß Fig. 6. Der Rotor ist hier lediglich durch seine Rotorachse 18 angedeutet. Durch das aktive, erste Radiallager 20 wird der Rotor bis zu einem Anschlag ausgelenkt. Die Rotorachse 18 ist dann geneigt, ist also schräg in Bezug auf die Nullachse 40 ausgerichtet. Die Auslenkung am Anschlag ist anhand der mechanischen Zusammenhänge des Rotorsystems bekannt oder kann beispielsweise alternativ oder zusätzlich durch die erste Radialsensoranordnung 26 ermittelt werden. Es versteht sich, dass die Auslenkung und Neigung der Rotorachse 18 hier zwecks Veranschaulichung extrem übertrieben dargestellt ist.
  • Die erste Radialsensoranordnung 26 ermittelt beispielsweise eine Auslenkung 42 im ersten Axialbereich. Aufgrund der bekannten mechanischen Zusammenhänge kann dann die tatsächliche Auslenkung 44 im zweiten Axialbereich, also bei der zweiten Radialsensoranordnung 28 berechnet werden. Außerdem wird ein Messwert durch die zweite Radialsensoranordnung 28 aufgenommen. Diesem wird die tatsächliche Auslenkung 44 zugeordnet. Nun ist ein Verstärkungsfaktor der Radialsensoranordnung 28 bekannt, sodass abhängig von einer gemessenen Sensorspannung auf den Wert einer Auslenkung geschlossen werden kann.
  • In Fig. 8 ist außerdem eine Kreisbahn 46 angedeutet, entlang derer der Rotor beispielsweise durch das erste Radiallager 20 zum Zwecke der Kalibrierung mit einem bestimmten Radius und einer bestimmten Frequenz bewegt werden kann. So können alle Auslenkungsrichtungen der Radialsensoranordnung 28 zuverlässig kalibriert werden.
  • In den Fig. 6 und 8 ist die erste Radialsensoranordnung 26 dem ersten Radiallager 20 axial zugeordnet ist und bei diesem angeordnet. Die zweite Radialsensoranordnung 28 ist weder dem ersten noch dem zweiten Radiallager 24 axial zugeordnet, sondern zu beiden Radiallagern 20, 24 beabstandet angeordnet.
  • In Fig. 8 sind jeweils axiale Mitten der Radiallager 20, 24 und der Radialsensoranordnungen 26, 28 angedeutet. Bestimmte axiale Abstände zwischen diesen axialen Mitten werden durch die Buchstaben a bis d in Bezug genommen.
  • Ein axialer Abstand a ist definiert durch einen axialen Abstand zwischen einer axialen Mitte der ersten Radialsensoranordnung 26 und einer axialen Mitte des ersten Radiallagers 20. Ein axialer Abstand b ist definiert durch einen axialen Abstand zwischen einer axialen Mitte der zweiten Radialsensoranordnung 28 und einer axialen Mitte des zweiten Radiallagers 24. Ein Verhältnis b/a beträgt mindestens 2, vorzugsweise mindestens 3,5, vorzugsweise mindestens 5, vorzugsweise mindestens 7.
  • Ein Abstand c ist definiert durch einen axialen Abstand zwischen einer axialen Mitte des ersten Radiallagers 20 und einer axialen Mitte des zweiten Radiallagers 24, wobei ein axial mittlerer Teilbereich des Abstandes c eine axiale Länge d aufweist, wobei die zweite Radialsensoranordnung 28 mit ihrer axialen Mitte in diesem Teilbereich angeordnet ist, und wobei ein Verhältnis d/c vorzugsweise 0,7, vorzugsweise 0,5, vorzugsweise 0,4, beträgt.
    • Bezugszeichenliste
    • 111
    Turbomolekularpumpe
    113
    Einlassflansch
    115
    Pumpeneinlass
    117
    Pumpenauslass
    119
    Gehäuse
    121
    Unterteil
    123
    Elektronikgehäuse
    125
    Elektromotor
    127
    Zubehöranschluss
    129
    Datenschnittstelle
    131
    Stromversorgungsanschluss
    133
    Fluteinlass
    135
    Sperrgasanschluss
    137
    Motorraum
    139
    Kühlmittelanschluss
    141
    Unterseite
    143
    Schraube
    145
    Lagerdeckel
    147
    Befestigungsbohrung
    148
    Kühlmittelleitung
    149
    Rotor
    151
    Rotationsachse
    153
    Rotorwelle
    155
    Rotorscheibe
    157
    Statorscheibe
    159
    Abstandsring
    161
    Rotornabe
    163
    Holweck-Rotorhülse
    165
    Holweck-Rotorhülse
    167
    Holweck-Statorhülse
    169
    Holweck-Statorhülse
    171
    Holweck-Spalt
    173
    Holweck-Spalt
    175
    Holweck-Spalt
    179
    Verbindungskanal
    181
    Wälzlager
    183
    Permanentmagnetlager
    185
    Spritzmutter
    187
    Scheibe
    189
    Einsatz
    191
    rotorseitige Lagerhälfte
    193
    statorseitige Lagerhälfte
    195
    Ringmagnet
    197
    Ringmagnet
    199
    Lagerspalt
    201
    Trägerabschnitt
    203
    Trägerabschnitt
    205
    radiale Strebe
    207
    Deckelelement
    209
    Stützring
    211
    Befestigungsring
    213
    Tellerfeder
    215
    Not- bzw. Fanglager
    217
    Motorstator
    219
    Zwischenraum
    221
    Wandung
    223
    Labyrinthdichtung
    10
    Vakuumpumpe
    12
    Rotor
    14
    Turborotorscheibe
    16
    Motor
    18
    Rotorachse
    20
    erstes Radiallager
    22
    Axiallager
    24
    zweites Radiallager
    26
    erste Radialsensoranordnung
    28
    zweite Radialsensoranordnung
    30
    Bauteil
    32
    Motorraum
    34
    Radialsensoranordnung
    36
    Platine
    38
    Spule
    40
    Nullachse
    42
    Auslenkung
    44
    Auslenkung
    46
    Kreisbahn

Claims (15)

  1. Vakuumpumpe (10), insbesondere Turbomolekularpumpe, umfassend:
    einen Rotor (12), der zum Bewirken einer Pumpwirkung zu einer Drehbewegung antreibbar ist,
    ein erstes und ein zweites Radiallager (20, 24) für den Rotor (12), wobei das erste Radiallager (20) ein aktiv geregeltes Magnetlager ist und wobei das zweite Radiallager (24) als passives Magnetlager ausgebildet ist, und eine erste Radialsensoranordnung (26) zur Bestimmung einer Radialauslenkung des Rotors (12) in einem ersten Axialbereich,
    gekennzeichnet durch
    eine zweite Radialsensoranordnung (28) zur Bestimmung einer Radialauslenkung in einem zweiten, vom ersten verschiedenen Axialbereich.
  2. Vakuumpumpe (10), insbesondere nach Anspruch 1, umfassend
    einen Rotor (12), der zum Bewirken einer Pumpwirkung zu einer Drehbewegung antreibbar ist,
    ein erstes und ein zweites Radiallager (20, 24) für den Rotor (12), wobei das erste Radiallager als aktiv geregeltes Magnetlager ausgebildet ist, eine erste Radialsensoranordnung (26) zur Bestimmung einer Radialauslenkung des Rotors (12) in einem ersten Axialbereich, und
    eine zweite Radialsensoranordnung (28) zur Bestimmung einer Radialauslenkung in einem zweiten, vom ersten verschiedenen Axialbereich, wobei die erste Radialsensoranordnung (26) dem ersten Radiallager (20) axial zugeordnet ist und/oder bei diesem angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die zweite Radialsensoranordnung (28) weder dem ersten noch dem zweiten Radiallager (24) axial zugeordnet und/oder zu beiden Radiallagern (20, 24) beabstandet ist,
    wobei ein axialer Abstand a definiert ist durch einen axialen Abstand zwischen einer axialen Mitte der ersten Radialsensoranordnung (26) und einer axialen Mitte des ersten Radiallagers (20),
    wobei ein axialer Abstand b definiert ist durch einen axialen Abstand zwischen einer axialen Mitte der zweiten Radialsensoranordnung (28) und einer axialen Mitte des zweiten Radiallagers (24), und
    wobei ein Verhältnis b/a mindestens 2, vorzugsweise mindestens 3,5, vorzugsweise mindestens 5, vorzugsweise mindestens 7, beträgt.
  3. Vakuumpumpe (10) nach Anspruch 1,
    wobei ein axialer Abstand a definiert ist durch einen axialen Abstand zwischen einer axialen Mitte der ersten Radialsensoranordnung (26) und einer axialen Mitte des ersten Radiallagers (20),
    wobei ein axialer Abstand b definiert ist durch einen axialen Abstand zwischen einer axialen Mitte der zweiten Radialsensoranordnung (28) und einer axialen Mitte des zweiten Radiallagers (24),
    wobei ein Verhältnis b/a mindestens 2, vorzugsweise mindestens 3,5, vorzugsweise mindestens 5, vorzugsweise mindestens 7, beträgt.
  4. Vakuumpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der zweite Axialbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Radiallager (20, 24) angeordnet ist und/oder
    wobei ein Abstand c definiert ist durch einen axialen Abstand zwischen einer axialen Mitte des ersten Radiallagers (20) und einer axialen Mitte des zweiten Radiallagers (24), wobei ein axial mittlerer Teilbereich des Abstandes c eine axiale Länge d aufweist, wobei die zweite Radialsensoranordnung (28) mit ihrer axialen Mitte in diesem Teilbereich angeordnet ist, und wobei ein Verhältnis d/c 0,7, vorzugsweise 0,5, vorzugsweise 0,4, beträgt.
  5. Vakuumpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der zweite Axialbereich zwischen einem Motor (16) für den Rotor (12) und dem zweiten Radiallager (24) angeordnet ist und/oder wobei axial zwischen dem zweiten Axialbereich und dem zweiten Radiallager (24) wenigstens ein Rotorelement, vorzugsweise eine Mehrzahl an Rotorelementen, vorzugsweise Turborotorelementen, vorgesehen ist.
  6. Vakuumpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei für den Rotor (12) eine Neigungsregelung vorgesehen ist.
  7. Vakuumpumpe (10) nach Anspruch 6,
    wobei eine Aktorik der Neigungsregelung durch das erste Radiallager (20) gebildet ist.
  8. Vakuumpumpe (10) nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
    wobei die Neigungsregelung dazu ausgebildet ist, eine Neigung des Rotors (12) durch eine impulsartige Beeinflussung des Rotors (12) auszugleichen.
  9. Vakuumpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das zweite Radiallager (24) einlassseitig und das erste Radiallager (20) an einem einem Einlass der Pumpe gegenüberliegenden Ende des Rotors (12) angeordnet ist.
  10. Verfahren zur Kalibrierung der zweiten Radialsensoranordnung (28) einer Vakuumpumpe (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Rotor (12) durch das erste Radiallager (20) um einen bestimmten Radius (42) ausgelenkt wird,
    ein Messwert von der zweiten Radialsensoranordnung (28) aufgenommen wird,
    eine tatsächliche Auslenkung (44) des Rotors (12) im zweiten Axialbereich in Abhängigkeit von der Auslenkung (42) im ersten Axialbereich bekannt oder ermittelbar ist, und
    der Messwert der tatsächlichen Auslenkung (44) zugeordnet wird, sodass im Betrieb der Pumpe (10) von einem Messwert der zweiten Radialsensoranordnung (28) auf eine Auslenkung des Rotors (12) im zweiten Axialbereich geschlossen werden kann.
  11. Verfahren nach Anspruch 10,
    wobei zunächst die erste Radialsensoranordnung kalibriert wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,
    wobei der Rotor (12) durch das erste Radiallager (20) in mehr als einer Richtung radial ausgelenkt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
    wobei der Rotor (12) durch das erste Radiallager (20) zum Zwecke der Kalibrierung der zweiten Radialsensoranordnung (28) entlang einer Kreisbahn (46) ausgelenkt wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
    wobei der Rotor während der Kalibrierung nicht rotiert.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
    wobei die tatsächliche Auslenkung (44) des Rotors (12) im zweiten Axialbereich in Abhängigkeit von der Auslenkung (42) im ersten Axialbereich aufgrund mechanischer Zusammenhänge rechnerisch ermittelt wird.
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