EP4174321A1

EP4174321A1 - Vacuum pump

Info

Publication number: EP4174321A1
Application number: EP21205430.8A
Authority: EP
Inventors: Viktor Dorscht; Michael Schweighöfer; Mirko Mekota
Original assignee: Pfeiffer Vacuum Technology AG
Current assignee: Pfeiffer Vacuum Technology AG
Priority date: 2021-10-29
Filing date: 2021-10-29
Publication date: 2023-05-03
Anticipated expiration: 2041-10-29
Also published as: JP7483797B2; EP4174321B1; JP2023067727A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularvakuumpumpe, mit einem um eine Rotationsachse drehbaren Rotor, einem Antrieb zum Drehen des Rotors, einer Steuereinheit, welche in einem Schutzmodus einen Betriebsparameter, insbesondere die Temperatur an einer Außenfläche eines Gehäuses der Vakuumpumpe, ermittelt und gemäß einer Vorgabe in Abhängigkeit von dem Wert des ermittelten Betriebsparameters eine oder mehrere Schutzmaßnahmen ergreift, und einer Benutzerschnittstelle oder einer Einrichtung zur Verbindung der Vakuumpumpe mit einer Benutzerschnittstelle, wobei über die Benutzerschnittstelle die Steuereinheit von einem Benutzer in einen von dem Schutzmodus verschiedenen Neutralmodus überführbar ist, in welchem die Steuereinheit keine Schutzmaßnahme ergreift, und/oder über welche die Vorgabe veränderbar ist.The invention relates to a vacuum pump, in particular a turbomolecular vacuum pump, with a rotor which can be rotated about an axis of rotation, a drive for rotating the rotor, a control unit which, in a protection mode, determines an operating parameter, in particular the temperature on an outer surface of a housing of the vacuum pump, and according to a specification takes one or more protective measures depending on the value of the determined operating parameter, and a user interface or a device for connecting the vacuum pump to a user interface, wherein the control unit can be switched by a user via the user interface to a neutral mode that is different from the protective mode, in which the Control unit takes no protective measure, and / or via which the default can be changed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularvakuumpumpe, mit einem um eine Rotationsachse drehbaren Rotor, einem Antrieb zum Drehen des Rotors und einer Steuereinheit, welche in einem Schutzmodus einen Betriebsparameter, insbesondere die Temperatur an einer Außenfläche des Gehäuses der Vakuumpumpe, ermittelt und gemäß einer Vorgabe in Abhängigkeit von dem Wert des ermittelten Betriebsparameters eine oder mehrere Schutzmaßnahmen ergreift.The invention relates to a vacuum pump, in particular a turbomolecular vacuum pump, with a rotor which can be rotated about an axis of rotation, a drive for rotating the rotor and a control unit which, in a protection mode, determines an operating parameter, in particular the temperature on an outer surface of the housing of the vacuum pump, and according to a specification takes one or more protective measures depending on the value of the determined operating parameter.

Während des Betriebs derartiger Vakuumpumpen können Bedingungen auftreten, welche insbesondere bei frei zugänglichen Vakuumpumpen den Schutz von Personen oder auch von Anlagen erforderlich machen. Beispielsweise kann während des Betriebs der Vakuumpumpe Wärme entstehen, wodurch sich die Temperatur an der Außenfläche des Gehäuses der Vakuumpumpe erhöht. Eine erhöhte Gehäusetemperatur birgt die Gefahr, dass eine Person bei Kontakt mit dem Gehäuse Verbrennungen erleiden kann. Aber nicht nur die Gehäusetemperatur kann ein Betriebsparameter sein, der Maßnahmen erfordern kann, wenn er bestimmte Werte erreicht, überschreitet oder unterschreitet. So können z.B. Schwingungen der Vakuumpumpe für eine konkrete, die Vakuumpumpe beinhaltende Anlage kritisch werden, wenn die Amplitude oder die Frequenz der Schwingungen bestimmte Werte annehmen.During the operation of such vacuum pumps, conditions can arise which make it necessary to protect people or systems, particularly in the case of freely accessible vacuum pumps. For example, during operation of the vacuum pump, heat can be generated, which increases the temperature on the outer surface of the housing of the vacuum pump. An increased housing temperature poses a risk that a person can suffer burns if they come into contact with the housing. But not only the housing temperature can be an operating parameter that can require measures if it reaches, exceeds or falls below certain values. For example, vibrations of the vacuum pump can become critical for a specific system containing the vacuum pump if the amplitude or the frequency of the vibrations assume certain values.

Beispielsweise zum Schutz des Bedienpersonals können Vakuumpumpen so eingestellt sein, dass während des Betriebs eine für Personen gefährliche Bedingung gar nicht erst eintritt. So kann die Vakuumpumpe zur Vermeidung von übermäßiger Wärmeentwicklung beispielsweise mit reduzierter Drehzahl des Rotors betrieben werden, wodurch die Gehäusetemperatur unterhalb einer kritischen Temperatur bleibt, aber letztlich - wegen der begrenzten maximalen Drehzahl - auch die Pumpleistung reduziert ist. Mit anderen Worten ist die Leistungsfähigkeit der Vakuumpumpe alleine aufgrund der Sicherheit für die Umgebung, also das Bedienpersonal oder eine die Vakuumpumpe beinhaltende Anlage wie z.B. ein jeweiliger Pumpstand, beschränkt.For example, to protect the operating personnel, vacuum pumps can be set in such a way that a condition that is dangerous for people does not even occur during operation. For example, the vacuum pump can be operated at a reduced rotor speed to avoid excessive heat generation so that the housing temperature remains below a critical temperature, but ultimately - due to the limited maximum speed - the pumping power is also reduced. In other words, the performance of the vacuum pump is limited solely because of the safety for the environment, ie the operating personnel or a system containing the vacuum pump, such as a respective pumping station.

Für die Funktionssicherheit der Vakuumpumpe selbst ist es jedoch üblicherweise nicht nötig, die Leistungsfähigkeit der Vakuumpumpe einzuschränken, da die Vakuumpumpe selbst noch unter Bedingungen betreibbar ist, welche bereits eine Gefährdung für das Bedienpersonal darstellen würden. Insbesondere ist es für einen zuverlässigen Betrieb der Vakuumpumpe selbst nicht erforderlich, die Leistungsfähigkeit der Vakuumpumpe derart zu reduzieren, dass im Ergebnis die Gehäusetemperatur unterhalb einer für Personen kritischen Temperatur liegt. Relevanter ist es, dass eine für die Funktionssicherheit der Vakuumpumpe kritische Temperatur wie zum Beispiel des Wälzlagers bzw. eines verwendeten Schmiermittels, des Antriebs, des Rotors und/oder bestimmter elektrischer Komponenten nicht überschritten wird. Analog gilt dies für andere Betriebsparameter als die Gehäusetemperatur, z.B. einen Schwingungszustand, wie bereits erwähnt,For the functional reliability of the vacuum pump itself, however, it is usually not necessary to restrict the performance of the vacuum pump, since the vacuum pump itself can still be operated under conditions which would already pose a hazard to the operating personnel. In particular, for reliable operation of the vacuum pump itself it is not necessary to reduce the performance of the vacuum pump in such a way that the housing temperature is below a temperature that is critical for people. It is more relevant that a temperature that is critical for the functional reliability of the vacuum pump, such as that of the roller bearing or a lubricant used, the drive, the rotor and/or certain electrical components, is not exceeded. This applies analogously to other operating parameters than the case temperature, e.g. a vibration condition, as already mentioned,

Überdies ist es nicht erforderlich, die Vakuumpumpe in einem leistungsreduzierten Modus zu betreiben, wenn die Vakuumpumpe so angeordnet ist, dass sie keine Gefahr für in der Nähe arbeitende Personen oder die sie beinhaltende Anlage darstellt. Bekannte Vakuumpumpen sind aber häufig dennoch so eingestellt, dass sie zugunsten z.B. der Sicherheit von Personen nicht mit maximaler Leistung betrieben werden können, und zwar unabhängig davon, ob die Vakuumpumpe bei maximaler Leistung in der Nähe befindliche Personen gefährden würde oder nicht. Somit kann das Potential bekannter Vakuumpumpen nicht vollständig ausgenutzt werden, wenn die Vakuumpumpe in einer Umgebung betrieben wird, die grundsätzlich keinen Schutz von Personen oder Anlagen erfordert.Furthermore, it is not necessary to operate the vacuum pump in a derated mode if the vacuum pump is arranged so that it does not pose a hazard to people working nearby or the plant containing it. However, known vacuum pumps are often set in such a way that they cannot be operated at maximum power, for example for the safety of people, regardless of whether the vacuum pump would endanger people in the vicinity at maximum power or not. Thus, the potential of known vacuum pumps cannot be fully utilized if the vacuum pump is operated in an environment that fundamentally does not require the protection of people or equipment.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine Vakuumpumpe zu schaffen, die eine möglichst optimale Ausnutzung ihrer Leistungsfähigkeit bei gleichzeitig hoher Sicherheit für im Bereich der Vakuumpumpe arbeitende Personen oder im Bereich der Vakuumpumpe befindliche oder die Vakuumpumpe beinhaltende Anlagen ermöglicht.One object of the invention is therefore to create a vacuum pump that enables the best possible utilization of its performance while at the same time providing a high level of safety for people working in the area of the vacuum pump or for systems located in the area of the vacuum pump or systems containing the vacuum pump.

Die Aufgabe wird durch eine Vakuumpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, und insbesondere durch eine Benutzerschnittstelle oder durch eine Einrichtung zur Verbindung der Vakuumpumpe mit einer Benutzerschnittstelle, wobei über die Benutzerschnittstelle die Steuereinheit von einem Benutzer in einen von dem Schutzmodus verschiedenen Neutralmodus überführbar ist, in welchem die Steuereinheit keine Schutzmaßnahme ergreift, und/oder über welche die Vorgabe veränderbar ist.The object is achieved by a vacuum pump having the features of claim 1, and in particular by a user interface or by a device for connecting the vacuum pump to a user interface, it being possible for a user to switch the control unit to a neutral mode that is different from the protection mode via the user interface, in which the control unit does not take any protective measures and/or via which the specification can be changed.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass ein Benutzer über die Benutzerschnittstelle mit der Vakuumpumpe interagieren kann, um das Verhalten der Vakuumpumpe vorgeben zu können, und zwar das Verhalten hinsichtlich des Schutzes nicht der Vakuumpumpe selbst, sondern des Schutzes von deren Umgebung.The invention is based on the idea that a user can interact with the vacuum pump via the user interface in order to be able to specify the behavior of the vacuum pump, namely the behavior in terms of protecting not the vacuum pump itself but protecting its environment.

Eine erfindungsgemäße Möglichkeit zur Interaktion besteht darin, die Vakuumpumpe wahlweise im Schutzmodus oder im Neutralmodus zu betreiben, und zwar bespielweise je nachdem ob während des Betriebs der Vakuumpumpe eine Schutzmaßnahme erforderlich ist oder nicht. So lässt sich der Schutzmodus deaktivieren und die Steuereinheit im Neutralmodus betreiben, wenn die Vakuumpumpe in einer unkritischen Umgebung betrieben wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Vakuumpumpe mit maximaler Leistungsfähigkeit betrieben werden kann. Wird die Vakuumpumpe hingegen in einer Umgebung betrieben, in welcher die Vakuumpumpe während des Betriebs für Personen zugänglich ist oder z.B. bei maximaler Leistung für den Pumpstand, in dem sie betrieben wird, aufgrund eines Schwingungszustands kritisch ist, so lässt sich die Vakuumpumpe dauerhaft im Schutzmodus betreiben. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass sich die Leistungsfähigkeit der Vakuumpumpe zumindest im Rahmen dessen optimal nutzen lässt, was vor dem Hintergrund des Schutzes von Personen oder der Umgebung maximal möglich ist. Die Erfindung ermöglicht es also, stets einen optimalen Kompromiss zwischen der Leistungsfähigkeit der Vakuumpumpe und dem Schutz der Umgebung zu erzielen. Insgesamt lässt sich somit das Potential der Vakuumpumpe je nach Betriebsumgebung der Vakuumpumpe bestmöglich ausnutzen.One possibility for interaction according to the invention is to operate the vacuum pump either in protection mode or in neutral mode, for example depending on whether or not a protective measure is required during operation of the vacuum pump. In this way, the protection mode can be deactivated and the control unit can be operated in neutral mode if the vacuum pump is operated in a non-critical environment. This results in the advantage that the vacuum pump can be operated with maximum efficiency. On the other hand, if the vacuum pump is operated in an environment in which the vacuum pump is accessible to people during operation or, for example, at maximum power for the pumping station in which it is operated, due to a If the vibration state is critical, the vacuum pump can be operated permanently in protection mode. This results in the advantage that the performance of the vacuum pump can be used optimally at least within the scope of what is maximally possible against the background of protecting people or the environment. The invention therefore makes it possible to always achieve an optimal compromise between the performance of the vacuum pump and the protection of the environment. Overall, the potential of the vacuum pump can thus be optimally utilized depending on the operating environment of the vacuum pump.

Ferner besteht eine alternative oder zusätzliche Möglichkeit zur Interaktion mit der Vakuumpumpe darin, dass der Benutzer über die Benutzerschnittstelle die Vorgabe verändern kann, um so auf das Verhalten der Vakuumpumpe Einfluss nehmen zu können. Dies wird nachfolgend im Zusammenhang mit vorteilhaften Ausführungsformen noch genauer beschrieben.Furthermore, an alternative or additional possibility for interaction with the vacuum pump is that the user can change the specification via the user interface in order to be able to influence the behavior of the vacuum pump. This is described in more detail below in connection with advantageous embodiments.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen.Advantageous embodiments can be found in the dependent claims, the description and the figures.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vakuumpumpe kann eine Veränderung der Vorgabe eine Erhöhung oder Verringerung zumindest eines die Schutzmaßnahme auslösenden Vorgabewerts beinhalten. Der Benutzer kann somit die Vorgabe derart anpassen, dass eine Schutzmaßnahme entsprechend der am Anwendungsort der Vakuumpumpe vorliegenden Bedürfnisse ergriffen wird. Beispielsweise kann der Vorgabewert derart durch den Benutzer geändert werden, dass weiterhin eine Schutzmaßnahme ergriffen wird, jedoch nicht bei Erreichen eines z.B. werkseitig eingestellten Vorgabewerts, sondern bei einem für den jeweiligen Anwendungszweck geeigneteren Vorgabewert. Beispielsweise kann es bei einigen Anwendungsfällen angebracht sein, den Vorgabewert zu erhöhen, um die Leistungsfähigkeit der Vakuumpumpe nicht durch vorzeitig ergriffene Schutzmaßnahmen unnötig einzuschränken.According to an advantageous embodiment of the vacuum pump, a change in the default can include an increase or decrease in at least one default value that triggers the protective measure. The user can thus adapt the specification in such a way that a protective measure is taken according to the needs present at the application site of the vacuum pump. For example, the default value can be changed by the user in such a way that a protective measure continues to be taken, but not when a default value set in the factory, for example, is reached, but rather when a default value is more suitable for the respective application. For example, in some applications it may be appropriate to increase the default value so that the performance of the vacuum pump is not unnecessarily restricted by protective measures taken prematurely.

Alternativ oder zusätzlich kann eine Veränderung der Vorgabe auch eine Änderung der Schutzmaßnahme beinhalten. Hierdurch kann der Benutzer selbst auswählen, welche Art von Schutzmaßnahme oder welcher Grad einer Schutzmaßnahme bei Erfüllung einer jeweiligen Vorgabe eingeleitet wird.Alternatively or additionally, a change in the specification can also include a change in the protective measure. As a result, the user himself can select which type of protective measure or which degree of protective measure is initiated when a particular requirement is met.

Eine Schutzmaßnahme kann beispielsweise darin bestehen, ein Warnsignal zu erzeugen. Das Warnsignal kann beispielsweise optisch oder akustisch ausgegeben werden. Für ein optisches Warnsignal kann zum Beispiel an der Vakuumpumpe ein Leuchtmittel, wie z.B. eine LED, vorgesehen sein. Das Warnsignal kann aber auch an einem Anzeigegerät für den Benutzer hörbar und/oder sichtbar ausgegeben werden, beispielsweise an einem mobilen Endgerät oder einem Benutzerbildschirm an einem von der Vakuumpumpe entfernten Ort.A protective measure can consist, for example, in generating a warning signal. The warning signal can be output optically or acoustically, for example. A light source, such as an LED, can be provided on the vacuum pump, for example, for an optical warning signal. However, the warning signal can also be output in an audible and/or visible manner on a display device for the user, for example on a mobile terminal device or a user screen at a location remote from the vacuum pump.

Anstelle oder neben der Erzeugung eines Warnsignals kann eine Schutzmaßnahme auch darin bestehen, in den Betrieb der Vakuumpumpe einzugreifen, d.h. den momentanen Betrieb der Vakuumpumpe zu verändern. Insbesondere kann der Wert eines Parameters der Vakuumpumpe erhöht oder reduziert werden. Beispielsweise kann die Leistungsaufnahme der Vakuumpumpe oder die Drehzahl des Rotors reduziert werden. Hierdurch kann z.B. eine weitere Erwärmung der Vakuumpumpe verhindert werden. Mit anderen Worten wird die maximal mögliche Leistung der Vakuumpumpe hinsichtlich des jeweiligen Parameters beschränkt, um dafür den Schutz der Umgebung zu priorisieren.Instead of or in addition to generating a warning signal, a protective measure can also consist of intervening in the operation of the vacuum pump, i.e. changing the current operation of the vacuum pump. In particular, the value of a parameter of the vacuum pump can be increased or reduced. For example, the power consumption of the vacuum pump or the speed of the rotor can be reduced. This can, for example, prevent the vacuum pump from heating up further. In other words, the maximum possible performance of the vacuum pump is limited with regard to the respective parameter in order to prioritize protection of the environment.

In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann als Schutzmaßnahme auch die Erzeugung eines Abschaltsignals vorgesehen sein. Die Vakuumpumpe kann zum Beispiel abgeschaltet werden, wenn die Gehäusetemperatur an der Außenfläche einen vorgegebenen Wert erreicht oder überschreitet.In other embodiments of the invention, the generation of a switch-off signal can also be provided as a protective measure. For example, the vacuum pump can be switched off if the housing temperature on the outer surface reaches or exceeds a predetermined value.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vakuumpumpe kann eine Veränderung der Vorgabe eine Änderung der Zuordnung zwischen unterschiedlichen Werten des Betriebsparameters und unterschiedlichen Schutzmaßnahmen beinhalten. Hierdurch kann der Benutzer individuell gestalten, welche Schutzmaßnahme bei Erreichen welches Betriebsparameters ergriffen werden soll.According to a further advantageous embodiment of the vacuum pump, a change in the specification can include a change in the association between different values of the operating parameter and different protective measures. As a result, the user can individually design which protective measure is to be taken when which operating parameter is reached.

Die Vorgabe kann beinhalten, bei unterschiedlichen Werten des Betriebsparameters unterschiedliche Schutzmaßnahmen zu ergreifen. Beispielsweise kann die Steuereinheit bei einem Wert des Betriebsparameters, d.h. bei Erreichen, Unterschreiten oder Überschreiten des Werts, ein Warnsignal und bei einem von diesem Wert verschiedenen weiteren Wert, d.h. bei Erreichen, Unterschreiten oder Überschreiten des weiteren Werts, ein anderes Warnsignal oder ein Abschaltsignal erzeugen.The specification can include taking different protective measures for different values of the operating parameter. For example, the control unit can generate a warning signal for a value of the operating parameter, i.e. when the value is reached, fallen below or exceeded, and a different warning signal or a switch-off signal for a further value that differs from this value, i.e. when the further value is reached, fallen below or exceeded .

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Vorgabe beinhalten, im Rahmen einer Eskalations- oder Deeskalationsprozedur im Verlauf eines Anstiegs oder Abfalls des Wertes des Betriebsparameters zeitlich nacheinander unterschiedliche Schutzmaßnahmen zu ergreifen. Beispielsweise können die Schutzmaßnahmen in Abhängigkeit von dem Anstieg oder Abfall eines jeweiligen Wertes des Betriebsparameters derart gestaffelt sein, dass ein Parameter der Vakuumpumpe, z.B. die Drehzahl des Rotors, für einen stets ausreichenden Schutz der Umgebung schrittweise reduziert wird. Es ist zum Beispiel auch möglich, dass eine Staffelung von Warnsignalen darin besteht, dass sich eine Intensität des Warnsignals ändert. Zum Beispiel kann mit zunehmender Gefahrenstufe, also mit zunehmendem Potential für ein Gefährdung der Umgebung, eine Lichtquelle heller leuchten oder schneller blinken oder es können zunehmend mehr Lichtquellen aufleuchten. Ferner kann sich zum Beispiel die Lautstärke eines akustischen Warnsignals mit zunehmender Gefahrenstufe erhöhen.According to a further specific embodiment, the specification can include taking different protective measures in succession as part of an escalation or de-escalation procedure in the course of an increase or decrease in the value of the operating parameter. For example, the protective measures can be staggered depending on the rise or fall of a respective value of the operating parameter such that a parameter of the vacuum pump, eg the speed of the rotor, is gradually reduced for always adequate protection of the environment. It is also possible, for example, for warning signals to be staggered by changing the intensity of the warning signal. For example, with increasing danger level, ie with increasing potential for endangering the environment, a light source can shine brighter or flash faster or more and more light sources can light up. Furthermore, for example, the volume of an acoustic warning signal can increase as the danger level increases.

Bevorzugt regelt die Steuereinheit die Leistung oder einen anderen Parameter der Vakuumpumpe derart, dass ein bestimmter Vorgabewert nicht überschritten wird. Hierdurch wird die Leistungsfähigkeit der Vakuumpumpe unter Einhaltung des Schutzes der Umgebung stets optimal genutzt. Beispielsweise kann die Rotordrehzahl der Vakuumpumpe reduziert werden, wenn ein für Personen gefährlicher Temperaturanstieg des Gehäuses ermittelt wird. Sobald die Vakuumpumpe wieder ausreichend abgekühlt ist, so dass keine Gefahr mehr besteht, kann die Rotordrehzahl und somit die Pumpleistung wieder erhöht werden.The control unit preferably regulates the power or another parameter of the vacuum pump in such a way that a specific default value is not exceeded. As a result, the performance of the vacuum pump is always optimally used while maintaining the protection of the environment. For example, the rotor speed of the vacuum pump can be reduced if a temperature rise in the housing that is dangerous to people is detected. As soon as the vacuum pump has cooled down sufficiently so that there is no longer any danger, the rotor speed and thus the pump capacity can be increased again.

Bevorzugt ist zur Ermittlung des Betriebsparameters ein Sensor der Vakuumpumpe vorgesehen. Zur Ermittlung des Betriebsparameters kann aber auch eine Schnittstelle, insbesondere zur Nachrüstung der Vakuumpumpe, für einen externen Sensor vorgesehen sein. Der externe Sensor kann beispielsweise an einem mit der Vakuumpumpe in Verbindung stehenden Rezipienten vorgesehen sein.A sensor of the vacuum pump is preferably provided for determining the operating parameter. To determine the operating parameter, however, an interface can also be provided for an external sensor, in particular for retrofitting the vacuum pump. The external sensor can be provided, for example, on a recipient that is connected to the vacuum pump.

Der Begriff "Betriebsparameter" ist also breit zu verstehen, d.h. der Betriebsparameter muss kein Parameter der Vakuumpumpe selbst, sondern kann auch ein Parameter einer Umgebung sein, in der die Vakuumpumpe betrieben wird.The term "operating parameter" is therefore to be understood broadly, i.e. the operating parameter does not have to be a parameter of the vacuum pump itself, but can also be a parameter of an environment in which the vacuum pump is operated.

Vorzugsweise ist der Sensor ein Temperatursensor und kann an der Außenfläche des Pumpengehäuses angebracht sein. Grundsätzlich kann die Temperatur der Außenfläche des Pumpengehäuses auch indirekt ermittelt werden, beispielsweise über die Temperatur des Rotors, eines Wälzlagers für den Rotor oder eines Schmiermittels für das Wälzlager.Preferably the sensor is a temperature sensor and may be mounted on the outer surface of the pump housing. In principle, the temperature of the outer surface of the pump housing can also be determined indirectly, for example via the temperature of the rotor, a roller bearing for the rotor or a lubricant for the roller bearing.

Die Benutzerschnittstelle zur Interaktion des Benutzers mit der Steuereinheit kann an der Vakuumpumpe angebracht, z.B. in Form eines Touch-Screen oder einer anderen Eingabeeinrichtung, oder auf andere Art und Weise realisiert sein, beispielsweise durch ein mit der Vakuumpumpe, insbesondere über eine Datenschnittstelle, verbundenes Eingabe-/Ausgabegerät. Das Eingabe-/Ausgabegerät kann mit der Vakuumpumpe kabelgebunden oder kabellos verbunden sein. Dabei kann das Eingabe-/Ausgabegerät in Form eines Rechners ausgebildet sein, insbesondere eines Rechners zur Bedienung oder Steuerung einer die Vakuumpumpe beinhaltenden Anlage. Es ist auch möglich, dass das Eingabe-/Ausgabegerät ein mobiles Endgerät ist, welches so einen Zugriff auf die Vakuumpumpe von einem entfernten Standort zulässt.The user interface for user interaction with the control unit can be attached to the vacuum pump, e.g. in the form of a touch screen or another input device, or can be implemented in another way, e.g. by an input connected to the vacuum pump, in particular via a data interface -/Output device. The input/output device can be wired or wirelessly connected to the vacuum pump. The input/output device can be in the form of a computer, in particular a computer for operating or controlling a system containing the vacuum pump. It is also possible for the input/output device to be a mobile terminal device, which in this way allows access to the vacuum pump from a remote location.

Das Eingabe-/Ausgabegerät kann eine graphische Benutzeroberfläche umfassen, über welche der Benutzer auf einfache Weise zwischen dem Schutzmodus und dem Neutralmodus wählen und/oder die Vorgabe ändern kann. Außerdem kann auf der graphischen Benutzeroberfläche der aktuelle Status der Vakuumpumpe angezeigt werden, z.B. welcher Modus gerade aktiviert ist und/oder welchen Wert ein jeweiliger ermittelter Betriebsparameter momentan besitzt und/oder ob von der Vakuumpumpe aktuell eine Gefahr ausgeht oder nicht.The input/output device may include a graphical user interface through which the user can easily select between the protection mode and the neutral mode and/or change the default. In addition, the current status of the vacuum pump can be displayed on the graphical user interface, e.g. which mode is currently activated and/or which value a respective determined operating parameter currently has and/or whether the vacuum pump currently poses a risk or not.

Obwohl die Erfindung vorstehend auch im Zusammenhang mit Temperaturen als Betriebsparameter beschrieben wird, können - wie ebenfalls vorstehend schon erwähnt - die vorliegenden Ideen und Konzepte auch auf andere ermittelbare Betriebsparameter angewendet werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Betriebsparameter um eine Geräuschemission oder um einen Vibrationszustand der Vakuumpumpe handeln.Although the invention is also described above in connection with temperatures as operating parameters, the present ideas and concepts can also be applied to other operating parameters that can be determined—as also already mentioned above. For example, the operating parameter can be a noise emission or a vibration state of the vacuum pump.

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, und
Fig. 6: eine Ansicht entsprechend Fig. 1 einer erfindungsgemäßen Turbomolekularvakuumpumpe, welche unter anderem rein schematisch unterschiedliche Anbringungsstellen für einen Sensor zur Ermittlung eines Betriebsparameters zeigt.

The invention is described below by way of example using advantageous embodiments with reference to the attached figures. They show, each schematically:

1: a perspective view of a turbomolecular pump,
2: a view of the bottom of the turbo molecular pump from 1 ,
3: a cross-section of the turbomolecular pump along the in 2 shown cutting line AA,
4: a cross-sectional view of the turbomolecular pump along the in 2 shown cutting line BB,
figure 5: a cross-sectional view of the turbomolecular pump along the in 2 shown cutting line CC, and
6: a view accordingly 1 a turbomolecular vacuum pump according to the invention, which shows, among other things, purely schematically different attachment points for a sensor for determining an operating parameter.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen eine bekannte Vakuumpumpe in Form einer Turbomolekularvakuumpumpe 111, welche entsprechend der im Zusammenhang mit Fig. 6 beschriebenen erfindungsgemäßen Vakuumpumpe 111 ausgebildet sein kann. Umgekehrt gelten die nachfolgenden Ausführungen in Verbindung mit den Fig. 1 bis 5 auch für die erfindungsgemäße Vakuumpumpe von Fig. 6.The Figures 1 to 5 show a known vacuum pump in the form of a turbomolecular vacuum pump 111, which according to the in connection with 6 described vacuum pump 111 according to the invention can be formed. Conversely, the following statements apply in connection with the Figures 1 to 5 also for the vacuum pump according to the invention 6 .

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.In the 1 The turbomolecular pump 111 shown comprises a pump inlet 115 surrounded by an inlet flange 113, 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.

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 (vgl. auch Fig. 3). 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.The inlet flange 113 forms when the vacuum pump is aligned according to 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 (cf. also 3 ). Several connections 127 for accessories are provided on the electronics housing 123 . In addition, a data interface 129, for example according to the RS485 standard, and a power supply connection 131 are arranged on the electronics housing 123.

Es existieren auch Turbomolekularpumpen, die kein derartiges angebrachtes Elektronikgehäuse aufweisen, sondern an eine externe Antriebselektronik angeschlossen werden.There are also turbomolecular pumps that do not have such an attached electronics housing, but are connected to external drive electronics.

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, eingelassen 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. Andere existierende Turbomolekularvakuumpumpen (nicht dargestellt) werden ausschließlich mit Luftkühlung betrieben.A flood inlet 133, in particular in the form of a flood valve, is provided on the housing 119 of the turbomolecular pump 111, via which the vacuum pump 111 can be flooded. In the area of the lower part 121 there is also a sealing gas connection 135, which is also referred to as a flushing gas connection, through which flushing gas to protect the electric motor 125 (see e.g 3 ) before the pumped gas in the motor compartment 137, in which the electric motor 125 is housed in the vacuum pump 111, can be admitted. Two coolant connections 139 are also arranged in the lower part 121, 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 conducted into the vacuum pump for cooling purposes. Other existing turbomolecular vacuum pumps (not shown) operate solely on air cooling.

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.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 underside 141 . However, the vacuum pump 111 can also be fastened to a recipient via the inlet flange 113 and can thus be operated in a suspended manner, as it were.

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. Grundsätzlich sind dabei beliebige Winkel möglich.In addition, the vacuum pump 111 can be designed in such a way that it can also be operated when it is oriented in a different way than in FIG 1 is shown. It is also possible to realize embodiments of the vacuum pump in which the underside 141 cannot be arranged facing downwards but to the side or directed upwards. In principle, any angles are possible.

Andere existierende Turbomolekularvakuumpumpen (nicht dargestellt), die insbesondere größer sind als die hier dargestellte Pumpe, können nicht stehend betrieben werden.Other existing turbomolecular vacuum pumps (not shown), which in particular are larger than the pump shown here, cannot be operated standing.

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.At the bottom 141, the in 2 shown, various screws 143 are also arranged, by means of which components of the vacuum pump that are not further specified here are fastened to one another. For example, a bearing cap 145 is attached to the underside 141 .

An der Unterseite 141 sind außerdem Befestigungsbohrungen 147 angeordnet, über welche die Pumpe 111 beispielsweise an einer Auflagefläche befestigt werden kann. Dies ist bei anderen existierenden Turbomolekularvakuumpumpen (nicht dargestellt), die insbesondere größer sind als die hier dargestellte Pumpe, nicht möglich.In addition, fastening bores 147 are arranged on the underside 141, via which the pump 111 can be fastened, for example, to a support surface. This is not possible with other existing turbomolecular vacuum pumps (not shown), which in particular are larger than the pump shown here.

In den Figuren 2 bis 5 ist eine Kühlmittelleitung 148 dargestellt, in welcher das über die Kühlmittelanschlüsse 139 ein- und ausgeleitete Kühlmittel zirkulieren kann.In the Figures 2 to 5 a coolant line 148 is shown, in which the coolant fed in and out via the coolant connections 139 can circulate.

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.Like the sectional views of the Figures 3 to 5 show, 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.

In dem Gehäuse 119 ist ein Rotor 149 angeordnet, der eine um eine Rotationsachse 151 drehbare Rotorwelle 153 aufweist.A rotor 149 is arranged in the housing 119 and has a rotor shaft 153 which can be rotated about an axis of rotation 151 .

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 turbomolecular pump 111 comprises a plurality of turbomolecular pumping stages connected in series with one another in a pumping manner, with a plurality of 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 pump stage. The stator discs 157 are held at a desired axial distance from one another by spacer rings 159 .

Die Vakuumpumpe umfasst außerdem in radialer Richtung ineinander angeordnete und pumpwirksam miteinander in Serie geschaltete Holweck-Pumpstufen. Es existieren andere Turbomolekularvakuumpumpen (nicht dargestellt), die keine Holweck-Pumpstufen aufweisen.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 pumping purposes. Other turbomolecular vacuum pumps (not shown) exist that do not have Holweck pumping stages.

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 rotor of the Holweck pump stages comprises a rotor hub 161 arranged on the rotor shaft 153 and two Holweck rotor sleeves 163, 165 in the shape of a cylinder jacket, fastened to the rotor hub 161 and carried by it, which are oriented coaxially to the axis of rotation 151 and are nested in one another in the radial direction. Also provided are two cylinder jacket-shaped Holweck stator sleeves 167, 169, which are also oriented coaxially with respect to the axis of rotation 151 and are nested in one another when viewed in the radial direction.

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 pumping-active surfaces of the Holweck pump stages are formed by the lateral surfaces, ie by the radial inner and/or outer surfaces, of the Holweck rotor sleeves 163, 165 and the Holweck stator sleeves 167, 169. The radially inner surface of the outer Holweck stator sleeve 167 faces the radially outer surface of the outer Holweck rotor sleeve 163 to form a radial Holweck gap 171 and forms with it the subsequent one of the turbomolecular pumps first Holweck pump stage. The radially inner surface of the outer Holweck rotor sleeve 163 faces the radially outer surface of the inner Holweck stator sleeve 169 to form a radial Holweck gap 173 and therewith forms a second Holweck pumping stage. The radially inner surface of the inner Holweck stator sleeve 169 faces the radially outer surface of the inner Holweck rotor sleeve 165 to form a radial Holweck gap 175 and therewith forms the third Holweck pumping stage.

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 Holweck rotor sleeve 163, a radially running channel can be provided, via which the radially outer Holweck gap 171 is connected to the middle Holweck gap 173. In addition, a radially extending 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. As a result, the nested Holweck pump stages are connected in series with one another. Furthermore, a connecting channel 179 to the outlet 117 can be provided at the lower end of the radially inner Holweck rotor sleeve 165 .

Die vorstehend genannten pumpaktiven Oberflächen der Holweck-Statorhülsen 167, 169 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 above-mentioned pumping-active surfaces of the Holweck stator sleeves 167, 169 each have a plurality of Holweck grooves running in a spiral shape 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 Advance vacuum pump 111 in the Holweck grooves.

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.A roller bearing 181 in the region of the pump outlet 117 and a permanent magnet bearing 183 in the region of the pump inlet 115 are provided for the rotatable mounting of the rotor shaft 153 .

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. Bei anderen existierenden Turbomolekularvakuumpumpen (nicht dargestellt) kann anstelle einer Spritzmutter eine Spritzschraube vorgesehen sein. Da somit unterschiedliche Ausführungen möglich sind, wird in diesem Zusammenhang auch der Begriff "Spritzspitze" verwendet.In the area of the roller bearing 181 there is a conical injection nut 185 on the rotor shaft 153 with an outer diameter which increases towards the roller bearing 181 intended. The injection nut 185 is in sliding contact with at least one stripper of an operating fluid store. In other existing turbomolecular vacuum pumps (not shown), an injection screw may be provided instead of an injection nut. Since different designs are thus possible, the term "spray tip" is also used in this context.

Der Betriebsmittelspeicher umfasst mehrere aufeinander gestapelte saugfähige Scheiben 187, die mit einem Betriebsmittel für das Wälzlager 181, z.B. mit einem Schmiermittel, getränkt sind.The resource reservoir comprises a plurality of absorbent discs 187 stacked on top of one another, which are impregnated with a resource for the roller bearing 181, e.g. with a lubricant.

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 vacuum pump 111, the operating fluid is transferred by capillary action from the operating fluid reservoir via the scraper to the rotating spray nut 185 and, as a result of the centrifugal force, is conveyed along the spray nut 185 in the direction of the increasing outer diameter of the spray nut 185 to the roller bearing 181, where it e.g. fulfills a lubricating function. The roller bearing 181 and the operating fluid reservoir are surrounded by a trough-shaped insert 189 and the bearing cover 145 in the vacuum pump.

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 201 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 magnet bearing 183 comprises a bearing half 191 on the rotor side and a bearing half 193 on the stator side, which each comprise a ring stack of a plurality of permanent magnetic rings 195, 197 stacked on top of one another in the axial direction. The ring magnets 195, 197 lie opposite one another, forming a radial bearing gap 199, the ring magnets 195 on the rotor side being arranged radially on the outside and the ring magnets 197 on the stator side being arranged radially on the inside. The magnetic field present in the bearing gap 199 produces magnetic repulsive forces between the ring magnets 195, 197, which cause the rotor shaft 153 to be supported radially. The ring magnets 195 on the rotor side are carried by a support section 201 of the rotor shaft 153, which radially surrounds the ring magnets 195 on the outside. The ring magnets 197 on the stator side are carried by a support portion 203 on the stator side, which extends through extends through ring magnets 197 and is suspended from radial struts 205 of 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 201 . 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 support section 203 and a fastening ring 211 connected to the support section 203 . A disc spring 213 can also be provided between the fastening ring 211 and the ring magnet 197 .

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, damit 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 safety bearing 215 is provided within the magnetic bearing, which runs idle without contact during normal operation of the vacuum pump 111 and only engages in the event of an excessive radial deflection of the rotor 149 relative to the stator, in order to create a radial stop for the rotor 149 to form, so that a collision of the rotor-side structures is prevented with the stator-side structures. 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 causes the backup bearing 215 to be disengaged during normal pumping operation. The radial deflection at which the backup bearing 215 engages is dimensioned large enough so that the backup bearing 215 does not engage during normal operation of the vacuum pump, and at the same time small enough so that the rotor-side structures collide with the stator-side structures under all circumstances is prevented.

Die Vakuumpumpe 111 umfasst den Elektromotor 125 als Antrieb zum Drehen 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 vacuum pump 111 includes the electric motor 125 as a drive for rotating 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 that extends through the motor stator 217 . Between the motor stator 217 and through which In the section of the rotor 149 that extends through the motor stator 217, an intermediate space 219 is arranged, which comprises a radial motor gap, via which the motor stator 217 and the permanent magnet arrangement can affect one another magnetically in order to transmit the drive torque.

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 motor stator 217 is fixed in the housing inside the motor room 137 provided for the electric motor 125 . A sealing gas, which is also referred to as flushing gas and which can be air or nitrogen, for example, can get into the engine compartment 137 via the sealing gas connection 135 . The sealing gas can protect the electric motor 125 from process gas, e.g. from corrosive components of the process 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 prevails in the engine compartment 137 at least approximately.

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.What is known as a labyrinth seal 223 can also be provided between the rotor hub 161 and a wall 221 delimiting the motor compartment 137, in particular in order to achieve better sealing of the motor compartment 217 in relation to the Holweck pump stages located radially outside.

Nachfolgend wird im Zusammenhang mit Fig. 6 das der Erfindung zugrunde liegende Konzept rein beispielhaft erläutert.The following is related to 6 the concept on which the invention is based is explained purely by way of example.

Während des Betriebs der Vakuumpumpe 111 kann Wärme in der Vakuumpumpe 111 entstehen, beispielsweise durch Reibung in dem Wälzlager 181, durch magnetfeldinduzierte Wirbelströme in dem Rotor 149 oder durch Abwärme elektrischer Komponenten. Hierdurch kann sich die Temperatur an der Außenfläche 227 des Pumpengehäuses 119 derart stark erhöhen, dass bei Berührung mit dem Pumpengehäuse 119 Verbrennungsgefahr besteht.During operation of the vacuum pump 111, heat can be generated in the vacuum pump 111, for example due to friction in the roller bearing 181, due to eddy currents induced by a magnetic field in the rotor 149 or due to waste heat from electrical components. As a result, the temperature on the outer surface 227 of the pump housing 119 can increase to such an extent that there is a risk of burns if the pump housing 119 comes into contact.

Zur Ermittlung der Außenflächentemperatur dient ein Sensor 225. In dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind rein beispielhaft zwei mögliche Anbringungsorte für den Sensor 225 dargestellt. So kann der Sensor 225 zum Beispiel an der Außenfläche 227 des Pumpengehäuses 119 oder aber auch an der Außenfläche 227 des Unterteils 121 angebracht sein. Es ist alternativ möglich, den Sensor 225 an einer anderen Stelle, beispielsweise im Inneren der Vakuumpumpe 111, vorzusehen. Auf die Temperatur an der Außenfläche 227 der Pumpe 111 kann auch indirekt durch Temperaturmessung an anderer Stelle geschlossen werden, wie im Einleitungsteil bereits erwähnt.A sensor 225 is used to determine the outer surface temperature 6 In the embodiment shown, two possible mounting locations for the sensor 225 are shown purely by way of example. For example, the sensor 225 can be attached to the outer surface 227 of the pump housing 119 or also to the outer surface 227 of the lower part 121 . Alternatively, it is possible to provide the sensor 225 at a different location, for example inside the vacuum pump 111 . The temperature on the outer surface 227 of the pump 111 can also be inferred indirectly by measuring the temperature elsewhere, as already mentioned in the introductory part.

Damit sich das Pumpengehäuse 119 nicht derart erwärmt, dass Verbrennungsgefahr besteht, ist eine mit dem Sensor 225 verbundene und - grundsätzlich an beliebiger Stelle und hier rein beispielhaft in dem Elektronikgehäuse 123 untergebrachte - Steuereinheit 229 vorgesehen, welche in Abhängigkeit von dem Wert der mittels des Sensors 225 ermittelten Temperatur eine oder mehrere Schutzmaßnahmen ergreift, wie im Einleitungsteil anhand unterschiedlicher Beispiele erläutert, wenn sich die Steuereinheit 229 im Schutzmodus befindet.So that the pump housing 119 does not heat up to such an extent that there is a risk of burns, there is a control unit 229 connected to the sensor 225 and housed - in principle at any desired point and here purely by way of example in the electronics housing 123 - which, depending on the value of the 225 determined temperature takes one or more protective measures, as explained in the introductory part using different examples, when the control unit 229 is in protection mode.

Bei der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe 111 ist eine nur schematisch in Form eines mobilen Endgerätes, z.B. eines Notebooks, dargestellte Benutzerschnittstelle 231 vorgesehen, über welche der Benutzer mit der Steuereinheit 229 interagieren kann, um z.B. die Steuereinheit 229 in einen von dem Schutzmodus verschiedenen Neutralmodus zu überführen, in welchem die Steuereinheit 229 keine Schutzmaßnahme ergreift.In the case of the vacuum pump 111 according to the invention, a user interface 231, shown only schematically in the form of a mobile terminal device, e.g. a notebook, is provided, via which the user can interact with the control unit 229, e.g. in which the control unit 229 takes no protective action.

Die Benutzerschnittstelle 231 kann z.B. über die Datenschnittstelle 129 mit der Steuereinheit 229 verbunden werden. Eine drahtlose Kommunikation ist alternativ auch möglich.The user interface 231 can be connected to the control unit 229 via the data interface 129, for example. Alternatively, wireless communication is also possible.

Die Benutzerschnittstelle 231 dient - wie ebenfalls im Einleitungsteil erläutert ― nicht nur dazu, zwischen dem Schutzmodus und dem Neutralmodus zu wechseln, sondern auch zum Ändern der Vorgabe. So kann z.B. eine Veränderung der Vorgabe eine Erhöhung oder Verringerung einer Sicherheitstemperatur beinhalten. Beispielsweise kann die Sicherheitstemperatur von 60°C auf 80°C erhöht werden, wenn die Vakuumpumpe 111 von einem Berührungsschutz umgeben ist, der eine unmittelbare Berührung der Außenfläche des Pumpengehäuses durch Bedienpersonal ausschließt oder unwahrscheinlicher macht. Dagegen kann bei besonders temperaturkritischen Anwendungen oder Einbausituationen die Sicherheitstemperatur herabgesetzt werden, beispielsweise auf 40°C.As also explained in the introductory part, the user interface 231 serves not only to switch between the protection mode and the neutral mode, but also to change the default. For example, a change in the specification can include an increase or decrease in a safety temperature. For example, the safety temperature can be increased from 60° C. to 80° C. if the vacuum pump 111 is surrounded by a protection against accidental contact, which excludes direct contact with the outer surface of the pump housing by operating personnel or makes it less likely. On the other hand, in particularly temperature-critical applications or installation situations, the safety temperature can be reduced, for example to 40°C.

Neben der Änderung einer Sicherheitstemperatur kann die Veränderung der Vorgabe auch eine Änderung der Schutzmaßnahme beinhalten. So kann beispielsweise anstelle einer Reduzierung der Rotordrehzahl bei Erreichen bzw. Überschreiten einer jeweils eingestellten Sicherheitstemperatur als Schutzmaßnahme ein Warnsignal ausgegeben werden. Eine derartige Einstellung kann beispielsweise bei berührgeschützt verbauten Vakuumpumpen 111 vorgesehen sein, wenn eine Einschränkung der Pumpenleistung nicht nötigt ist. Dennoch wird der Benutzer davor gewarnt, dass sich die Temperatur des Pumpengehäuses 119 oberhalb der Sicherheitstemperatur befindet, so dass der Benutzer bei einer Annäherung an die Vakuumpumpe 111 entsprechende Sicherheitsvorkehrungen treffen kann.In addition to changing a safety temperature, changing the specification can also include changing the protective measure. For example, instead of reducing the rotor speed when a set safety temperature is reached or exceeded, a warning signal can be output as a protective measure. Such a setting can be provided, for example, in the case of vacuum pumps 111 that are built in to be protected against accidental contact, if the pump output does not need to be restricted. However, the user is warned that the temperature of the pump housing 119 is above the safety temperature, so that the user can take appropriate safety precautions when approaching the vacuum pump 111 .

Eine Veränderung der Vorgabe kann auch eine Änderung der Zuordnung zwischen unterschiedlichen Werten der ermittelten Temperatur - allgemein des jeweiligen Betriebsparameters der Vakuumpumpe - und unterschiedlichen Schutzmaßnahmen beinhalten. So kann beispielsweise werkseitig vorgesehen sein, dass bei Erreichen einer Temperatur unterhalb einer beispielsweise 60°C betragenden Sicherheitstemperatur, z.B. bei Erreichen von 50°C, ein Warnsignal ausgegeben wird und bei Erreichen bzw. Überschreiten der Sicherheitstemperatur die Rotordrehzahl reduziert wird. Durch die Veränderung der Vorgabe kann der Benutzer diese Zuordnung selbst ändern. So kann er die Vorgabe beispielsweise dahingehend anpassen, dass bei Erreichen bzw. Überschreiten der Sicherheitstemperatur von 60°C erstmals ein Warnsignal ausgegeben wird und erst bei einer Temperatur oberhalb der Sicherheitstemperatur eine andere Schutzmaßnahme ergriffen wird, wie zum Beispiel das Abschalten der Vakuumpumpe 111, wenn die Temperatur an der Außenfläche des Gehäuses 80°C überschreitet.A change in the specification can also include a change in the association between different values of the determined temperature—generally the respective operating parameter of the vacuum pump—and different protective measures. For example, it can be provided at the factory that a warning signal is issued when a temperature below a safety temperature of 60° C. is reached, for example when 50° C. is reached, and the rotor speed is reduced when the safety temperature is reached or exceeded. By changing the default, the user can change this assignment yourself. For example, he can adapt the specification so that when the safety temperature of 60°C is reached or exceeded, a warning signal is issued for the first time and another protective measure is only taken at a temperature above the safety temperature, such as switching off the vacuum pump 111 if the temperature on the outer surface of the housing exceeds 80°C.

Es ist anzumerken, dass eine zum Beispiel zunächst berührgeschützt verbaute und daher in einem Neutralmodus betriebene Vakuumpumpe 111 von einem Benutzer über die Benutzerschnittstelle 231 auch wieder aus dem Neutralmodus in den Schutzmodus überführt werden kann, wenn z.B. der Einbauort verändert werden muss und ein Berührschutz nicht länger sichergestellt werden kann. Die Vakuumpumpe 111 lässt sich dann mit solchen Betriebsparametern betreiben, welche im Rahmen des Benutzerschutzes maximal möglich sind.It should be noted that, for example, a vacuum pump 111 that is initially installed with protection against contact and is therefore operated in a neutral mode can also be switched back from the neutral mode to the protection mode by a user via the user interface 231 if, for example, the installation location has to be changed and a protection against contact is no longer available can be ensured. The vacuum pump 111 can then be operated with those operating parameters which are maximally possible within the framework of user protection.

Insgesamt lässt sich somit das Potential der Vakuumpumpe 111 in Abhängigkeit von ihrer jeweiligen Nutzungsumgebung stets optimal ausnutzen.Overall, the potential of the vacuum pump 111 can therefore always be optimally utilized depending on the respective usage environment.

BezugszeichenlisteReference List

111111: Turbomolekularpumpeturbomolecular pump
113113: Einlassflanschinlet flange
115115: Pumpeneinlasspump inlet
117117: Pumpenauslasspump outlet
119119: GehäuseHousing
121121: Unterteillower part
123123: Elektronikgehäuseelectronics housing
125125: Elektromotorelectric motor
127127: Zubehöranschlussaccessory port
129129: Datenschnittstelledata interface
131131: Stromversorgungsanschlusspower connector
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 disc
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 fissure
173173: Holweck-SpaltHolweck fissure
175175: Holweck-SpaltHolweck fissure
179179: Verbindungskanalconnecting channel
181181: Wälzlagerroller bearing
183183: Permanentmagnetlagerpermanent magnet bearing
185185: Spritzmutterinjection nut
187187: Scheibedisc
189189: EinsatzMission
191191: rotorseitige Lagerhälfterotor-side bearing half
193193: statorseitige Lagerhälftestator bearing half
195195: Ringmagnetring magnet
197197: Ringmagnetring magnet
199199: Lagerspaltbearing gap
201201: Trägerabschnittcarrier section
203203: Trägerabschnittcarrier section
205205: radiale Streberadial strut
207207: Deckelelementcover element
209209: Stützringsupport ring
211211: Befestigungsringmounting ring
213213: Tellerfederdisc spring
215215: Not- bzw. FanglagerEmergency or catch camp
217217: Motorstatormotor stator
219219: Zwischenraumspace
221221: Wandungwall
223223: Labyrinthdichtunglabyrinth seal
225225: Sensorsensor
227227: Außenflächeouter surface
229229: Steuereinheitcontrol unit
231231: Benutzerschnittstelleuser interface

Claims

Vacuum pump (111), in particular turbomolecular vacuum pump (111), comprising: a rotor (149) rotatable about an axis of rotation (151),

a drive for turning the rotor (149),

a control unit (229) which, in a protection mode, determines an operating parameter, in particular the temperature on an outer surface (227) of a housing (119) of the vacuum pump (111), and according to a specification depending on the value of the determined operating parameter, one or more protective measures seizes, and

a user interface (231) or a device for connecting the vacuum pump to a user interface (231), it being possible for a user to switch the control unit (229) via the user interface (231) to a neutral mode that is different from the protection mode, in which the control unit (229 ) does not take any protective measures and/or via which the specification can be changed.

Vacuum pump (111) according to claim 1,
wherein a change in the default includes an increase or decrease in at least one default value that triggers the protective measure.

Vacuum pump (111) according to claim 1 or 2,
where a change in the specification involves a change in the protective measure.

Vacuum pump (111) according to any one of the preceding claims,
wherein a change in the specification includes a change in the association between different values of the operating parameter and different protective measures.

Vacuum pump (111) according to any one of the preceding claims,
where the requirement includes taking different protective measures for different values of the operating parameter.

Vacuum pump (111) according to any one of the preceding claims,
wherein the requirement includes taking different protective measures one after the other as part of an escalation or de-escalation procedure in the course of an increase or decrease in the value of the operating parameter.

Vacuum pump (111) according to any one of the preceding claims,
one protective measure is to generate a warning signal.

Vacuum pump (111) according to any one of the preceding claims,
a protective measure consists in changing the current operation of the vacuum pump (111), in particular increasing or reducing a parameter of the vacuum pump (111), preferably reducing the speed of the rotor (149).

Vacuum pump (111) according to any one of the preceding claims,
one protective measure is to generate a switch-off signal.

Vacuum pump (111) according to any one of the preceding claims,
wherein the control unit (229) generates a warning signal for one value of the operating parameter and another warning signal or a switch-off signal for a further value different from this value.

Vacuum pump (111) according to any one of the preceding claims,
a sensor (225) of the vacuum pump (111) or an interface for an external sensor being provided for determining the operating parameter.