EP4253720A2 - Scroll vacuum pump and scroll vacuum pump system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft unter anderem eine Scrollvakuumpumpe mit einem Pumpsystem, einer Antriebswelle, die einen Exzenterabschnitt zum Antreiben des Pumpsystems aufweist, und einem elektrischen Antriebsmotor für die Antriebswelle, wobei zumindest zwei entlang der Drehachse der Antriebswelle voneinander beabstandete Lagerstellen zur Drehlagerung der Antriebswelle vorgesehen sind, und wobei sich alle Lagerstellen auf der dem Exzenterabschnitt der Antriebswelle zugewandten Seite des Antriebsmotors und/oder zwischen einem vorderen Wuchtgewicht und einem hinteren Wuchtgewicht der Antriebswelle befinden.The invention relates, among other things, to a scroll vacuum pump with a pump system, a drive shaft which has an eccentric section for driving the pump system, and an electric drive motor for the drive shaft, at least two bearing points spaced apart along the axis of rotation of the drive shaft being provided for the rotational bearing of the drive shaft, and wherein all bearing points are located on the side of the drive motor facing the eccentric section of the drive shaft and/or between a front balancing weight and a rear balancing weight of the drive shaft.
Description
Die vorliegende Offenbarung betrifft die Verbesserung von Scrollvakuumpumpen sowie von Scrollvakuumpumpen-Systemen mit mehreren Scrollvakuumpumpen unterschiedlicher Bauart.The present disclosure relates to the improvement of scroll vacuum pumps and scroll vacuum pump systems with multiple scroll vacuum pumps of different designs.
Dabei umfassen die Scrollvakuumpumpen jeweils ein Pumpsystem, das ein feststehendes Spiralbauteil und ein mit diesem pumpwirksam zusammenwirkendes bewegliches Spiralbauteil umfasst, eine im Betrieb um eine Drehachse rotierende Antriebswelle mit einem Exzenterabschnitt zum Antreiben des beweglichen Spiralbauteils, und einen elektrischen Antriebsmotor für die Antriebswelle.The scroll vacuum pumps each include a pump system which includes a fixed spiral component and a movable spiral component which interacts with this in a pumping effect, a drive shaft which rotates during operation about an axis of rotation with an eccentric section for driving the movable spiral component, and an electric drive motor for the drive shaft.
Scrollvakuumpumpen sind grundsätzlich bekannt, z.B. aus
Eine Scrollpumpe ist eine gegen Atmosphärendruck verdichtende Verdrängerpumpe, die sich unter anderem als Kompressor einsetzen lässt. Eine Scrollvakuumpumpe kann zur Erzeugung eines Vakuums in einem Rezipienten verwendet werden, der an einen Gaseinlass der Scrollvakuumpumpe angeschlossen ist.A scroll pump is a positive displacement pump that compresses against atmospheric pressure and can be used, among other things, as a compressor. A scroll vacuum pump can be used to create a vacuum in a recipient connected to a gas inlet of the scroll vacuum pump.
Scrollvakuumpumpen werden auch als Spiralvakuumpumpen oder Spiralfördereinrichtungen bezeichnet. Das einer Scrollvakuumpumpe zugrundeliegende Pumpprinzip ist aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt und wird daher nachstehend nur kurz erläutert.Scroll vacuum pumps are also known as spiral vacuum pumps or spiral conveyors. The pumping principle underlying a scroll vacuum pump is basically known from the prior art and is therefore only briefly explained below.
Das Pumpsystem einer Scrollvakuumpumpe weist zwei ineinander verschachtelte bzw. ineinander gesteckte, beispielsweise archimedische, Spiralzylinder auf, die auch lediglich als Spiralen bezeichnet werden. Jeder Spiralzylinder umfasst dabei zumindest eine äquidistante Spiralwand mit einem an einer Stirnseite der Spiralwand vorgesehenen, insbesondere plattenförmigen, Träger, wobei die äußeren Windungen des Spiralzylinders, beispielsweise die zwei oder drei äußersten Windungen des Spiralzylinders, durch Wandabschnitte gebildet werden können, die vom Mittelpunkt der Spiralen jeweils einen in Umfangsrichtung konstanten Abstand aufweisen. Auch wenn diese Wandabschnitte streng genommen keine Spiralabschnitte, sondern Kreisabschnitte bilden, werden sie im Kontext der vorliegenden Offenbarung der Spirale zugerechnet und als Windungen der Spirale bezeichnet.The pumping system of a scroll vacuum pump has two nested or nested, for example Archimedean, spiral cylinders also simply referred to as spirals. Each spiral cylinder comprises at least one equidistant spiral wall with a, in particular plate-shaped, support provided on one end face of the spiral wall, the outer turns of the spiral cylinder, for example the two or three outermost turns of the spiral cylinder, being able to be formed by wall sections which extend from the center of the spirals each have a constant distance in the circumferential direction. Even if, strictly speaking, these wall sections do not form spiral sections but rather circular sections, in the context of the present disclosure they are attributed to the spiral and referred to as turns of the spiral.
Die Spiralzylinder sind dabei so ineinandergesteckt, dass die beiden Spiralzylinder abschnittsweise halbmond- bzw. sichelförmige Volumina umschließen. Eine der beiden Spiralen ist dabei unbeweglich bzw. feststehend im Gehäuse der Pumpe angeordnet, wohingegen die andere Spirale mitsamt ihres Trägers über den Exzenterabschnitt der Antriebswelle auf einer kreisförmigen Bahn bewegt werden kann, weshalb diese Spirale zusammen mit ihrem Träger auch als Orbiter bezeichnet wird. Dieses bewegliche Spiralbauteil führt somit eine sogenannte zentralsymmetrische Oszillation aus, was auch als "Orbitieren" oder "Wobbeln" bezeichnet wird. Ein zwischen den Spiralzylindern eingeschlossenes halbmondförmiges Volumen wandert während des Orbitierens des beweglichen Spiralbauteils innerhalb der Spiralen zunehmend nach innen, wodurch mittels des wandernden Volumens das zu pumpende Prozessgas von einem radial außenliegenden Gaseinlass des Pumpsystems nach radial innen zu einem insbesondere in der Spiralmitte befindlichen Gasauslass des Pumpsystems gefördert wird.The spiral cylinders are inserted into one another in such a way that the two spiral cylinders enclose half-moon or crescent-shaped volumes in sections. One of the two spirals is arranged immovably or stationary in the housing of the pump, whereas the other spiral together with its carrier can be moved on a circular path via the eccentric section of the drive shaft, which is why this spiral together with its carrier is also referred to as an orbiter. This movable spiral component thus carries out a so-called centrally symmetrical oscillation, which is also referred to as "orbiting" or "wobbling". A crescent-shaped volume enclosed between the spiral cylinders migrates increasingly inwards during the orbiting of the movable spiral component within the spirals, whereby, by means of the migrating volume, the process gas to be pumped moves radially inwards from a radially external gas inlet of the pump system to a gas outlet of the pump system located in particular in the middle of the spiral is promoted.
Der Exzenterantrieb, also die Antriebswelle mit dem Exzenterabschnitt, befindet sich innerhalb des Gehäuses der Scrollvakuumpumpe auf der der Spirale des Orbiters abgewandten Seite des Trägers und ist in der Praxis meistens von einer verformbaren Hülse, beispielsweise einem Wellbalg, umgeben, der einerseits zur Abdichtung des Antriebs gegenüber dem Ansaugbereich und andererseits als Drehsicherung für den Orbiter dient, da sich diese anderenfalls, also ohne eine Drehsicherung, um sich selbst drehen könnte. Um diese Drehsicherung zu gewährleisten, kann beispielsweise die verformbare Hülse an einem ersten Ende mit dem Träger verbunden sein, wohingegen das dem ersten Ende gegenüberliegende zweite Ende der verformbaren Hülse mittels mehrerer Befestigungsmittel im Inneren des Gehäuses am Gehäusegrund verschraubt sein kann.The eccentric drive, i.e. the drive shaft with the eccentric section, is located within the housing of the scroll vacuum pump on the side of the carrier facing away from the spiral of the orbiter and in practice is usually surrounded by a deformable sleeve, for example a corrugated bellows, which on the one hand Sealing the drive from the intake area and on the other hand serves as a rotation lock for the orbiter, as it could otherwise rotate around itself, i.e. without a rotation lock. In order to ensure this rotation protection, for example, the deformable sleeve can be connected to the carrier at a first end, whereas the second end of the deformable sleeve opposite the first end can be screwed to the base of the housing inside the housing by means of a plurality of fastening means.
Die Baugruppe umfassend den Orbiter und die verformbare Hülse (z.B. Wellbalg) kann im Rahmen der Pumpenmontage vormontiert werden, so dass diese Baugruppe anschließend als eine Einheit in das Pumpengehäuse eingesetzt werden kann, woraufhin das erwähnte zweite Ende der verformbaren Hülse am Gehäusegrund mit den Befestigungsmitteln verschraubt werden kann.The assembly comprising the orbiter and the deformable sleeve (e.g. corrugated bellows) can be pre-assembled as part of the pump assembly, so that this assembly can then be inserted as a unit into the pump housing, whereupon the mentioned second end of the deformable sleeve is screwed to the base of the housing with the fastening means can be.
Die nachfolgenden Aspekte der Erfindung können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, sofern sie einander nicht widersprechen. Bei diesen Aspekten handelt es sich um die in den Ansprüchen definierten Aspekte sowie um deren in der nachfolgenden Beschreibung, einschließlich der Figurenbeschreibung, angegebenen Weiterbildungen, auch als Ausführungsformen oder Ausführungsbeispiele bezeichnet.The following aspects of the invention can be combined with one another in any way, provided they do not contradict each other. These aspects are the aspects defined in the claims as well as the further developments specified in the following description, including the description of the figures, also referred to as embodiments or exemplary embodiments.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung sind zumindest zwei entlang der Drehachse voneinander beabstandete Lagerstellen zur Drehlagerung der Antriebswelle vorgesehen, wobei sich alle Lagerstellen auf der dem Exzenterabschnitt zugewandten Seite des Antriebsmotors und/oder zwischen einem vorderen Wuchtgewicht und einem hinteren Wuchtgewicht der Antriebswelle befinden.According to a first aspect of the invention, at least two bearing points spaced apart along the axis of rotation are provided for rotary mounting of the drive shaft, with all bearing points being located on the side of the drive motor facing the eccentric section and/or between a front balancing weight and a rear balancing weight of the drive shaft.
Mit anderen Worten befindet sich der Antriebsmotor hinter den Lagerstellen, d.h. hinter dem Antriebsmotor befindet sich keine Lagerstelle mehr. Dies vereinfacht die Montage und das Austauschen des Antriebsmotors oder von Teilen des Antriebsmotors, insbesondere des Motorrotors oder einer den Motorrotor umfassenden Einheit. Dieses Konzept bedeutet eine Abkehr von einer herkömmlichen Anordnung, bei welcher ein als Asynchronmotor ausgebildeter Antriebsmotor zwischen zwei längs der Drehachse beabstandeten Lagerstellen angeordnet ist.In other words, the drive motor is located behind the bearing points, ie there is no longer any bearing point behind the drive motor. This simplifies the assembly and replacement of the drive motor or parts of the drive motor, in particular the motor rotor or a unit comprising the motor rotor. This concept represents a departure from a conventional arrangement in which a drive motor designed as an asynchronous motor is arranged between two bearing points spaced apart along the axis of rotation.
Gemäß einigen Weiterbildungen kann vorgesehen sein, dass der Exzenterabschnitt mit dem vorderen Ende der Antriebswelle verbunden ist und der Antriebsmotor auf dem hinteren Ende der Antriebswelle sitzt.According to some developments, it can be provided that the eccentric section is connected to the front end of the drive shaft and the drive motor sits on the rear end of the drive shaft.
In einigen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass der Antriebsmotor zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, innerhalb des Pumpengehäuses angeordnet ist. Insbesondere ist dabei der Antriebsmotor zumindest über mehr als die Hälfte seiner axialen Länge, bevorzugt über seine gesamte axiale Länge, von dem Pumpengehäuse in Umfangsrichtung umgeben.In some exemplary embodiments it can be provided that the drive motor is arranged at least partially, preferably completely, within the pump housing. In particular, the drive motor is surrounded by the pump housing in the circumferential direction at least over more than half of its axial length, preferably over its entire axial length.
Dabei kann vorgesehen sein, dass das Pumpengehäuse an seinem hinteren Ende mittels eines separaten Motordeckels verschlossen ist. Wenn der Antriebsmotor nicht vollständig innerhalb des Pumpengehäuses angeordnet ist, kann der Motordeckel einen Aufnahmeraum mit einer axialen Tiefe aufweisen, die so bemessen ist, dass dieser Aufnahmeraum ein axial nach hinten aus dem Pumpengehäuse heraus vorstehendes hinteres Ende des Antriebsmotors aufnehmen kann.It can be provided that the pump housing is closed at its rear end by means of a separate motor cover. If the drive motor is not completely arranged within the pump housing, the motor cover can have a receiving space with an axial depth which is dimensioned such that this receiving space can accommodate a rear end of the drive motor which projects axially backwards out of the pump housing.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen dieses Aspektes der Erfindung kann es sich bei dem elektrischen Antriebsmotor der Scrollvakuumpumpe um einen Asynchronmotor handeln.According to preferred embodiments of this aspect of the invention, the electric drive motor of the scroll vacuum pump can be an asynchronous motor.
Alternativ kann der elektrische Antriebsmotor ein Synchronmotor sein.Alternatively, the electric drive motor can be a synchronous motor.
Insbesondere kann der elektrische Antriebsmotor als ein IPM-Motor ausgebildet sein (IPM = Internal Permanent Magnet).In particular, the electric drive motor can be designed as an IPM motor (IPM = Internal Permanent Magnet).
Es kann auch vorgesehen sein, dass der Antriebsmotor ein Synchron-Reluktanzmotor ist.It can also be provided that the drive motor is a synchronous reluctance motor.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung ist auf das hintere Ende der Antriebswelle stirnseitig ein Wuchtgewicht aufgesetzt.According to a second aspect of the invention, a balancing weight is placed on the front side of the rear end of the drive shaft.
Ein Vorteil dieser Anordnung des Wuchtgewichts besteht darin, dass nicht an anderer Stelle Bauraum für das Wuchtgewicht bereitgestellt werden muss. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Wuchtgewicht zusätzlich zum Auswuchten des rotierenden Systems eine oder mehrere Zusatzfunktionen übernehmen kann. Insbesondere kann das stirnseitig aufgesetzte Wuchtgewicht dazu dienen, den Rotor des Antriebsmotors einzuspannen.An advantage of this arrangement of the balancing weight is that space does not have to be provided elsewhere for the balancing weight. Another advantage is that the balancing weight can take on one or more additional functions in addition to balancing the rotating system. In particular, the balancing weight placed on the front side can serve to clamp the rotor of the drive motor.
Das während des Betriebs rotierende Wuchtgewicht erzeugt Luftverwirbelungen im Motorraum und kann hierdurch einen Kühleffekt bewirken und zur Kühlung des Antriebsmotors zumindest beitragen. Auf die Anordnung von Kühlrippen am Motorrotor kann auf diese Weise verzichtet werden, so dass der hierdurch frei gewordene Bauraum im Motorraum für das Wuchtgewicht genutzt werden kann.The balancing weight rotating during operation creates air turbulence in the engine compartment and can thereby have a cooling effect and at least contribute to cooling the drive motor. In this way, the arrangement of cooling fins on the motor rotor can be dispensed with, so that the resulting freed-up space in the engine compartment can be used for the balancing weight.
Hierbei bedeutet "aufgesetzt" nicht zwangsläufig, dass das Wuchtgewicht die Antriebswelle berührt. Das Wuchtgewicht befindet sich hinter der Antriebswelle und ist mit der Antriebswelle derart verbunden, dass es während des Betriebs gemeinsam mit der Antriebswelle rotiert.Here, “attached” does not necessarily mean that the balancing weight touches the drive shaft. The balancing weight is located behind the drive shaft and is connected to the drive shaft in such a way that it rotates together with the drive shaft during operation.
Das Wuchtgewicht kann beispielsweise mit der Antriebswelle verschraubt sein.The balancing weight can, for example, be screwed to the drive shaft.
Zum Verschrauben des Wuchtgewichts mit der Antriebswelle kann eine zentrale Schraube vorgesehen sein, deren Schaft mit der Drehachse zusammenfällt. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass die Positionierung des Wuchtgewichts in Umfangsrichtung relativ zur Antriebswelle durch eine Positionierhilfe vorgegeben ist.To screw the balancing weight to the drive shaft, a central screw can be provided, the shaft of which coincides with the axis of rotation. According to some exemplary embodiments, it can be provided that the positioning of the balancing weight in the circumferential direction relative to the drive shaft is predetermined by a positioning aid.
Die Positionierhilfe kann ein mit radialem Abstand von der Drehachse angeordnetes Positionierelement sowie eine Positionieraufnahme für einen Teil des Positionierelements umfassen, wobei das Positionierelement an der Antriebswelle angeordnet und die Positionieraufnahme am Wuchtgewicht ausgebildet ist, oder umgekehrt. Das Positionierelement kann beispielsweise stiftförmig ausgebildet sein und sich parallel zur Drehachse erstrecken.The positioning aid can comprise a positioning element arranged at a radial distance from the axis of rotation and a positioning receptacle for a part of the positioning element, the positioning element being arranged on the drive shaft and the positioning receptacle being formed on the balancing weight, or vice versa. The positioning element can, for example, be designed in the shape of a pin and extend parallel to the axis of rotation.
Das Positionierelement kann bei der Montage in axialer Richtung in eine Aussparung einschiebbar sein. Die Aussparung kann in der Antriebswelle ausgebildet sein. Alternativ kann die Aussparung gemeinsam von der Antriebswelle einerseits und einem Motorrotor des Antriebsmotors oder einem mit dem Motorrotor des Antriebsmotors drehfest verbundenen, radial inneren Hülsenelement andererseits gebildet sein.The positioning element can be inserted into a recess in the axial direction during assembly. The recess can be formed in the drive shaft. Alternatively, the recess can be formed jointly by the drive shaft on the one hand and a motor rotor of the drive motor or a radially inner sleeve element connected in a rotationally fixed manner to the motor rotor of the drive motor on the other hand.
Gemäß einigen Weiterbildungen kann vorgesehen sein, dass der Antriebsmotor einen radial inneren Motorrotor und einen radial äußeren Motorstator umfasst, wobei der Motorrotor zwischen einem Widerlager und dem auf das hintere Ende der Antriebswelle aufgesetzten Wuchtgewicht eingespannt ist.According to some developments, it can be provided that the drive motor comprises a radially inner motor rotor and a radially outer motor stator, the motor rotor being clamped between an abutment and the balancing weight placed on the rear end of the drive shaft.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass der Antriebsmotor einen radial inneren Motorrotor umfasst, der direkt oder mittels eines mit dem Motorrotor drehfest verbundenen, radial inneren Hülsenelement auf die Antriebswelle aufgeschoben ist, insbesondere mit einer Spielpassung, wobei zwischen dem Motorrotor und dem Hülsenelement einerseits und der Antriebswelle andererseits eine in Umfangsrichtung wirksame Formschlussverbindung vorgesehen ist.According to some exemplary embodiments, it can be provided that the drive motor comprises a radially inner motor rotor, which is pushed onto the drive shaft directly or by means of a radially inner sleeve element which is non-rotatably connected to the motor rotor, in particular with a clearance fit, with between the motor rotor and the sleeve element on the one hand and the drive shaft, on the other hand, is provided with a positive connection that is effective in the circumferential direction.
Die Formschlussverbindung kann durch ein Positionierelement einer Positionierhilfe gebildet sein, durch welche die Positionierung des Wuchtgewichts in Umfangsrichtung relativ zur Antriebswelle vorgegeben ist. Bei dem Positionierelement und/oder der Positionierhilfe kann es sich um das vorstehend beschriebene Positionierelement bzw. die vorstehend beschriebene Positionierhilfe handeln.The positive connection can be formed by a positioning element of a positioning aid, through which the positioning of the balancing weight in the circumferential direction relative to the drive shaft is predetermined. The positioning element and/or the positioning aid can be the positioning element or the positioning aid described above.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass der Motorrotor des Antriebsmotors mit einem radial inneren Hülsenelement versehen ist, das mit dem Motorrotor drehfest verbunden und mit dem der Motorrotor auf die Antriebswelle aufgeschoben ist, insbesondere mit einer Spielpassung. Bei dem Hülsenelement kann es sich um das vorstehend beschriebene Hülsenelement handeln.According to some exemplary embodiments, it can be provided that the motor rotor of the drive motor is provided with a radially inner sleeve element which is connected to the motor rotor in a rotationally fixed manner and with which the motor rotor is pushed onto the drive shaft, in particular with a clearance fit. The sleeve element can be the sleeve element described above.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung umfasst der Antriebsmotor einen radial inneren Motorrotor und einen radial äußeren Motorstator, wobei der Motorrotor mit einem radial inneren Hülsenelement versehen ist, das mit dem Motorrotor drehfest verbunden und mit dem der Motorrotor auf die Antriebswelle aufgeschoben ist, insbesondere mit einer Spielpassung.According to a third aspect of the invention, the drive motor comprises a radially inner motor rotor and a radially outer motor stator, the motor rotor being provided with a radially inner sleeve element which is non-rotatably connected to the motor rotor and with which the motor rotor is pushed onto the drive shaft, in particular with a Clearance fit.
Bei dem Hülsenelement handelt es sich insbesondere um das vorstehend beschriebene Hülsenelement.The sleeve element is in particular the sleeve element described above.
Mit einem derartigen Hülsenelement kann der Innendurchmesser des Motorrotors an den Außendurchmesser des betreffenden Abschnitts der Antriebswelle angepasst werden. Dies kann beispielsweise bei einem System mit mehreren Scrollvakuumpumpen unterschiedlicher Bauart von Vorteil sein, die sich hinsichtlich des Innendurchmessers des Motorrotors voneinander unterscheiden. Insbesondere wird es hierdurch ermöglicht, eine Antriebswelle für unterschiedliche Motorrotoren zu verwenden.With such a sleeve element, the inner diameter of the motor rotor can be adapted to the outer diameter of the relevant section of the drive shaft. This can be advantageous, for example, in a system with several scroll vacuum pumps of different designs, which differ from each other in terms of the inner diameter of the motor rotor. In particular, this makes it possible to use one drive shaft for different motor rotors.
Das Hülsenelement kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein.The sleeve element can be made in one piece or in several parts.
Der Motorrotor und das Hülsenelement können miteinander verpresst sein.The motor rotor and the sleeve element can be pressed together.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Hülsenelement mit einer umlaufenden Schulter versehen ist, an welcher der Motorrotor anliegt. Diese Schulter kann ein Widerlager für den Motorrotor bilden, der zwischen diesem Widerlager und einem Spannelement eingespannt werden kann. Das Spannelement kann beispielsweise auf das hintere Ende der Antriebswelle stirnseitig aufgesetzt sein. Insbesondere kann es sich bei dem Spannelement um ein Wuchtgewicht handeln, insbesondere das vorstehend beschriebene Wuchtgewicht.Furthermore, it can be provided that the sleeve element is provided with a circumferential shoulder against which the motor rotor rests. This shoulder can form an abutment for the motor rotor, which can be clamped between this abutment and a clamping element. The clamping element can, for example, be placed on the front side of the rear end of the drive shaft. In particular, the clamping element can be a balancing weight, in particular the balancing weight described above.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Antriebswelle mit einer umlaufenden Schulter versehen ist, an welcher das Hülsenelement anliegt. Die Schulter der Antriebswelle kann ein Widerlager für das Hülsenelement bilden, wenn dieses bei der Montage eingespannt wird. Beispielsweise kann das Hülsenelement zwischen diesem Widerlager und einem auf das hintere Ende der Antriebswelle stirnseitig aufgesetzten Spannelement eingespannt sein. Bei dem Spannelement kann es sich beispielsweise um ein Wuchtgewicht handeln, insbesondere um das vorstehend beschriebene Wuchtgewicht.Furthermore, it can be provided that the drive shaft is provided with a circumferential shoulder against which the sleeve element rests. The shoulder of the drive shaft can form an abutment for the sleeve element when it is clamped during assembly. For example, the sleeve element can be clamped between this abutment and a clamping element placed on the front side of the rear end of the drive shaft. The clamping element can be, for example, a balancing weight, in particular the balancing weight described above.
Nach einem vierten Aspekt der Erfindung, der ein Scrollvakuumpumpen-System mit mehreren Scrollvakuumpumpen unterschiedlicher Bauart betrifft, sind die Antriebswellen der unterschiedlichen Scrollvakuumpumpen baugleich.According to a fourth aspect of the invention, which relates to a scroll vacuum pump system with several scroll vacuum pumps of different designs, the drive shafts of the different scroll vacuum pumps are identical.
Hierdurch ergibt sich eine vorteilhafte Reduzierung der Anzahl unterschiedlicher Bauteile, da die gleiche Antriebswelle für die unterschiedlichen Scrollvakuumpumpen verwendet werden kann.This results in an advantageous reduction in the number of different components, since the same drive shaft can be used for the different scroll vacuum pumps.
Beispielsweise können sich die Scrollvakuumpumpen hinsichtlich des Innendurchmessers eines radial inneren Motorrotors des Antriebsmotors voneinander unterscheiden, wobei zur Anpassung der Antriebswellen an die unterschiedlichen Innendurchmesser Hülsenelemente mit unterschiedlichen Wandstärken vorgesehen sind, die jeweils zwischen Antriebswelle und Motorrotor angeordnet sind.For example, the scroll vacuum pumps can differ from one another with regard to the inner diameter of a radially inner motor rotor of the drive motor, with sleeve elements with different wall thicknesses being provided in order to adapt the drive shafts to the different inner diameters, which are each arranged between the drive shaft and the motor rotor.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Motorrotoren jeweils drehfest mit dem Hülsenelement verbunden und mit dem Hülsenelement auf die Antriebswelle aufgeschoben sind, insbesondere mit einer Spielpassung.It can be provided that the motor rotors are each connected to the sleeve element in a rotationally fixed manner and are pushed onto the drive shaft with the sleeve element, in particular with a clearance fit.
Dabei kann vorgesehen sein, dass jeweils der Motorrotor und das Hülsenelement miteinander verpresst sind.It can be provided that the motor rotor and the sleeve element are pressed together.
Nach einem fünften Aspekt der Erfindung ist die Antriebswelle mit einem vorderen Wuchtgewicht und mit einem hinteren Wuchtgewicht versehen, wobei sich das vordere Wuchtgewicht und das hintere Wuchtgewicht hinsichtlich des Materials, aus dem sie gefertigt sind, voneinander unterscheiden.According to a fifth aspect of the invention, the drive shaft is provided with a front balancing weight and a rear balancing weight, the front balancing weight and the rear balancing weight being different from each other in the material from which they are made.
Durch das Konzept, für die Wuchtgewichte unterschiedliche Materialien einzusetzen, wird ein zusätzlicher Parameter geschaffen, der variiert werden kann, um die Wuchtgewichte an die jeweiligen Gegebenheiten anzupassen.The concept of using different materials for the balancing weights creates an additional parameter that can be varied in order to adapt the balancing weights to the respective circumstances.
Bei einem System von Scrollvakuumpumpen unterschiedlicher Bauart kann beispielsweise aufgrund unterschiedlich großer Pumpsysteme der für ein Wuchtgewicht zur Verfügung stehende Bauraum unterschiedlich groß sein, was aber nicht zwangsläufig bedeuten muss, dass bei kleinerem Bauraum auch eine kleinere Wuchtmasse benötigt wird, da die benötigte Wuchtmasse von den Eigenschaften des gesamten rotierenden Systems abhängig ist. Mit anderen Worten kann es bei einem derartigen Scrollvakuumpumpen-System erforderlich sein, in einem vergleichsweise kleinen Bauraum eine vergleichsweise große Wuchtmasse unterzubringen, um den jeweiligen Erfordernissen des Wuchtens zu genügen, dabei konstruktive Anpassungen aber zu vermeiden oder zumindest zu minimieren.In a system of scroll vacuum pumps of different designs, for example, due to pump systems of different sizes, the installation space available for a balancing weight can be different, but this does not necessarily mean that a smaller balancing mass is also required with a smaller installation space, since the required balancing mass depends on the properties of the entire rotating system. In other words, with such a scroll vacuum pump system it may be necessary to accommodate a comparatively large balancing mass in a comparatively small installation space, in order to meet the respective balancing requirements while avoiding or at least minimizing design adjustments.
Durch die Wahl eines Materials höherer Dichte für eines der Wuchtgewichte kann dessen Masse erhöht werden, ohne dass für dieses Wuchtgewicht ein größerer Bauraum benötigt wird.By choosing a higher density material for one of the balancing weights, its mass can be increased without requiring a larger installation space for this balancing weight.
Vorteilhafte Weiterbildungen können also vorsehen, dass das Material des einen Wuchtgewichts eine größere Dichte besitzt als das Material des anderen Wuchtgewichts. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass es das vordere Wuchtgewicht ist, dessen Material eine größere Dichte besitzt. Hierdurch können unterschiedlich große Pumpsysteme bei gleichen Abmessungen des verbleibenden rotierenden Systems durch Wuchtgewichte unterschiedlicher Dichte kompensiert werden.Advantageous developments can therefore provide that the material of one balancing weight has a greater density than the material of the other balancing weight. In particular, it can be provided that it is the front balancing weight whose material has a greater density. This means that pump systems of different sizes can be compensated for by balancing weights of different densities while the remaining rotating system has the same dimensions.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das vordere Wuchtgewicht aus Messing und das hintere Wuchtgewicht aus Stahl gefertigt ist.In particular, it can be provided that the front balancing weight is made of brass and the rear balancing weight is made of steel.
Nach einem sechsten Aspekt der Erfindung, der ein Scrollvakuumpumpen-System mit mehreren Scrollvakuumpumpen unterschiedlicher Bauart betrifft, unterscheiden sich die Scrollvakuumpumpen hinsichtlich des Pumpsystems, wobei die Antriebswelle mit einem vorderen Wuchtgewicht und mit einem hinteren Wuchtgewicht versehen ist, und wobei sich die Scrollvakuumpumpen hinsichtlich des vorderen Wuchtgewichts und/oder des hinteren Wuchtgewichts voneinander unterscheiden.According to a sixth aspect of the invention, which relates to a scroll vacuum pump system with a plurality of scroll vacuum pumps of different types, the scroll vacuum pumps differ in terms of the pumping system, the drive shaft being provided with a front balancing weight and a rear balancing weight, and the scroll vacuum pumps differing in terms of the front Differentiate between the balancing weight and/or the rear balancing weight.
Nach einem siebten Aspekt der Erfindung ist die Antriebswelle mit wenigstens einem Wuchtgewicht versehen, wobei das Wuchtgewicht mehrere entlang einer Längsachse, die im eingebauten Zustand parallel zur Drehachse der Antriebswelle verläuft, aufeinanderfolgende Wuchtabschnitte umfasst, die jeweils eine Teilringform aufweisen und mit ihrer Öffnung zur Antriebswelle hin weisend diese umfassen, und wobei sich die Wuchtabschnitte hinsichtlich der Weite ihrer Öffnungen voneinander unterscheiden.According to a seventh aspect of the invention, the drive shaft is provided with at least one balancing weight, the balancing weight comprising a plurality of consecutive balancing sections along a longitudinal axis, which in the installed state runs parallel to the axis of rotation of the drive shaft, each of which has a partial ring shape have and include them with their opening pointing towards the drive shaft, and the balancing sections differ from one another in terms of the width of their openings.
Durch ein derart unterschiedliche Wuchtabschnitte aufweisendes Wuchtgewicht kann ein zur Verfügung stehender Bauraum optimal ausgenutzt werden.With a balancing weight having such different balancing sections, the available installation space can be optimally utilized.
Bei dem die unterschiedlichen Wuchtabschnitte aufweisenden Wuchtgewicht kann es sich um das vordere Wuchtgewicht der Antriebswelle handeln, die zusätzlich ein hinteres Wuchtgewicht aufweist.The balancing weight having the different balancing sections can be the front balancing weight of the drive shaft, which also has a rear balancing weight.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass im eingebauten Zustand die Öffnungsweiten der Wuchtabschnitte in Richtung des Pumpsystems zunehmen.In some exemplary embodiments it can be provided that in the installed state the opening widths of the balancing sections increase in the direction of the pump system.
Ferner kann vorgesehen sein, dass im eingebauten Zustand ein Wuchtabschnitt bezogen auf die Drehachse der Antriebswelle in Höhe des Exzenterabschnitts der Antriebswelle angeordnet ist.Furthermore, it can be provided that in the installed state a balancing section is arranged in relation to the axis of rotation of the drive shaft at the level of the eccentric section of the drive shaft.
Die Öffnung jedes Wuchtabschnitts kann in einer Ebene senkrecht zur Längsachse durch einen Teilkreis mit einem entlang der Längsachse konstanten Radius definiert sein, wobei sich die Öffnungen der Wuchtabschnitte hinsichtlich der Größe der Radien voneinander unterscheiden.The opening of each balancing section can be defined in a plane perpendicular to the longitudinal axis by a partial circle with a constant radius along the longitudinal axis, the openings of the balancing sections differing from one another in terms of the size of the radii.
Vorzugsweise sind die Teilkreise nicht konzentrisch angeordnet.Preferably the partial circles are not arranged concentrically.
Die Teilkreise können jeweils einen Winkel im Bereich von 120° bis 180° umfassen, insbesondere im Bereich von 150° und 170°.The partial circles can each comprise an angle in the range of 120° to 180°, in particular in the range of 150° and 170°.
Das Wuchtgewicht kann einstückig ausgeführt sein. Hierdurch ist es möglich, das Wuchtgewicht durch spanende Bearbeitung aus einem einzigen Ausgangswerkstück zu fertigen.The balancing weight can be made in one piece. This makes it possible to produce the balancing weight from a single starting workpiece by machining.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Mittelpunkte aller Teilkreise von zumindest zwei Punktabschnitten, insbesondere von allen Punktabschnitten, in einer Ebene liegen, in der auch die Halbierenden der von den Teilkreisen umfassten Winkel liegen.Furthermore, it can be provided that the centers of all partial circles of at least two point sections, in particular of all point sections, lie in a plane in which the bisectors of the angles encompassed by the partial circles also lie.
Nach einem achten Aspekt der Erfindung ist die Antriebswelle mit wenigstens einem Wuchtgewicht versehen, das zumindest einen Wuchtabschnitt umfasst, der sich in einer Ebene senkrecht zu einer Längsachse, die im eingebauten Zustand parallel zur Drehachse der Antriebswelle verläuft, radial nach außen konisch erweitert.According to an eighth aspect of the invention, the drive shaft is provided with at least one balancing weight, which comprises at least one balancing section which widens radially outwardly conically in a plane perpendicular to a longitudinal axis, which in the installed state runs parallel to the axis of rotation of the drive shaft.
Im Hinblick auf eine Serienproduktion von Scrollvakuumpumpen und den daraus resultierenden Bedarf an einer entsprechend großen Anzahl von Wuchtgewichten ermöglicht die konische Gestalt des Wuchtgewichts eine Material- und Kostenoptimierung. Die Konusform ermöglicht eine gedachte rosettenartige Anordnung mehrerer Wuchtabschnitte um eine Mittelachse, was gleichbedeutend damit ist, dass die kreisförmige Fläche und damit das Material eines kreisscheibenförmigen Ausgangswerkstücks optimal genutzt, sozusagen also eine hohe Packungsdichte von Wuchtgewichten in dem Werkstück realisiert werden kann. Der Anteil des für die Herstellung der Wuchtgewichte ungenutzten Materials kann somit minimiert werden.With regard to series production of scroll vacuum pumps and the resulting need for a correspondingly large number of balancing weights, the conical shape of the balancing weight enables material and cost optimization. The cone shape enables an imaginary rosette-like arrangement of several balancing sections around a central axis, which means that the circular surface and thus the material of a circular disc-shaped starting workpiece can be optimally used, so to speak a high packing density of balancing weights can be achieved in the workpiece. The proportion of material unused for the production of the balancing weights can thus be minimized.
Die Längsachse kann mit der Drehachse zusammenfallen. Dabei kann vorgesehen sein, dass sich der Wuchtabschnitt V-förmig erweitert und damit einen Öffnungswinkel im Bereich von 10° bis 30° definiert, insbesondere im Bereich von 15° bis 25°.The longitudinal axis can coincide with the axis of rotation. It can be provided that the balancing section expands in a V-shape and thus defines an opening angle in the range of 10° to 30°, in particular in the range of 15° to 25°.
In einer Projektion entlang der Drehachse kann der Umriss des Wuchtabschnitts von zwei V-förmig radial nach außen divergierenden Geraden, einem radial inneren Kreisabschnitt und einem radial äußeren Kreisabschnitt begrenzt sein. Der radial innere Kreisabschnitt kann einen kleineren Radius aufweisen als der radial äußere Kreisabschnitt. Ein gedachter Kreis, auf dem der radial innere Kreisabschnitt liegt und dessen Mittelpunkt vorzugsweise auf der Längsachse liegt, kann vollständig innerhalb des Umrisses des Wuchtabschnitts liegen. Alternativ oder zusätzlich kann ein gedachter Kreis, auf dem der radial äußere Kreisabschnitt liegt, den Umriss des Wuchtabschnitts vollständig enthalten.In a projection along the axis of rotation, the outline of the balancing section can be delimited by two V-shaped straight lines diverging radially outwards, a radially inner circular section and a radially outer circular section. The radially inner circle section can have a smaller radius than the radially outer circle section. An imaginary circle on which the radially inner circle section lies and whose center preferably lies on the longitudinal axis can lie completely within the outline of the balancing section. Alternatively or additionally, an imaginary circle on which the radially outer circle section lies can completely contain the outline of the balancing section.
Derartige Ausgestaltungen des Wuchtabschnitts können die Materialausbeute weiter erhöhen.Such configurations of the balancing section can further increase the material yield.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass das Wuchtgewicht mehrere entlang einer Längsachse, die im eingebauten Zustand parallel zur Drehachse der Antriebswelle verläuft, aufeinanderfolgende Wuchtabschnitte umfasst, wobei in einer Projektion entlang der Längsachse der Umriss des gesamten Wuchtgewichts von dem Umriss des sich radial nach außen konisch erweiternden Wuchtabschnitts gebildet ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass das oder die weiteren Wuchtabschnitte die Materialausbeute nicht beeinträchtigen.According to some exemplary embodiments, it can be provided that the balancing weight comprises a plurality of balancing sections that follow one another along a longitudinal axis, which in the installed state runs parallel to the axis of rotation of the drive shaft, wherein in a projection along the longitudinal axis, the outline of the entire balancing weight differs from the outline of the balancing weight extending radially outwards conically expanding balancing section is formed. This can ensure that the additional balancing section(s) does not affect the material yield.
Es kann zumindest ein weiterer Wuchtabschnitt vorgesehen sein, der gegenüber dem sich radial nach außen konisch erweiternden Wuchtabschnitt in radialer Richtung verkürzt und abgesehen davon zu diesem kongruent ausgebildet und überdeckend ausgerichtet ist. Die Herstellung des Wuchtgewichts kann hierdurch weiter vereinfacht werden.At least one further balancing section can be provided, which is shortened in the radial direction compared to the balancing section which widens conically radially outwards and, apart from this, is designed to be congruent and overlapping. The production of the balancing weight can thereby be further simplified.
Das Wuchtgewicht kann einen Kreiszylinderabschnitt aufweisen, der entlang der Längsachse das stirnseitige Ende des Wuchtgewichts bildet und dessen Mittelachse mit der Längsachse zusammenfällt. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die entlang der Längsachse gemessene Dicke des Kreiszylinderabschnitts kleiner ist als die Dicke jedes Wuchtabschnitts.The balancing weight can have a circular cylinder section which forms the front end of the balancing weight along the longitudinal axis and its central axis coincides with the longitudinal axis. In particular, it can be provided that the thickness of the circular cylinder section measured along the longitudinal axis is smaller than the thickness of each balancing section.
Der Kreiszylinderabschnitt kann beispielsweise zur Zentrierung des Wuchtgewichts bei der Montage dienen. Insbesondere kann das Wuchtgewicht mit dem Kreiszylinderabschnitt in ein Hülsenelement eingesteckt werden, und zwar insbesondere in denjenigen Ausführungsbeispielen, bei denen das Wuchtgewicht auf das hintere Ende der Antriebswelle stirnseitig aufgesetzt ist, wobei ein Motorrotor drehfest mit dem Hülsenelement verbunden und mit dem Hülsenelement auf die Antriebswelle aufgeschoben ist.The circular cylinder section can be used, for example, to center the balancing weight during assembly. In particular, the balancing weight with the circular cylinder section can be inserted into a sleeve element, in particular in those exemplary embodiments in which the balancing weight is placed on the front end of the drive shaft, with a motor rotor connected in a rotationally fixed manner to the sleeve element and pushed onto the drive shaft with the sleeve element is.
Das Wuchtgewicht kann mit dem Kreiszylinderabschnitt auf das hintere Ende der Antriebswelle stirnseitig aufgesetzt sein.The balancing weight can be placed on the front side with the circular cylinder section on the rear end of the drive shaft.
Das Wuchtgewicht kann seine größte entlang der Längsachse gemessene Dicke in Verlängerung der Antriebswelle aufweisen.The balancing weight can have its greatest thickness measured along the longitudinal axis in the extension of the drive shaft.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Wuchtgewicht einstückig ausgeführt ist. Durch die einstückige Ausgestaltung kann die Herstellung des Wuchtgewichts weiter vereinfacht werden.In particular, it can be provided that the balancing weight is made in one piece. The one-piece design allows the production of the balancing weight to be further simplified.
Nach einem neunten Aspekt der Erfindung, der ein System mit mehreren Scrollvakuumpumpen unterschiedlicher Bauart betrifft, umfasst jede Vakuumpumpe ein Pumpengehäuse und ein Elektronikgehäuse, wobei das Pumpsystem, die Antriebswelle und der Antriebsmotor in dem Pumpengehäuse untergebracht sind und das Elektronikgehäuse ein von dem Pumpengehäuse separates Bauteil ist, das mit dem Pumpengehäuse, insbesondere lösbar, verbunden ist, wobei das Elektronikgehäuse ein Gehäuseteil und eine Elektronikausstattung umfasst, wobei sich die Scrollvakuumpumpen hinsichtlich der Elektronikausstattung voneinander unterscheiden, und wobei die Gehäuseteile der unterschiedlichen Scrollvakuumpumpen baugleich sind.According to a ninth aspect of the invention, which relates to a system with a plurality of scroll vacuum pumps of different designs, each vacuum pump comprises a pump housing and an electronics housing, the pump system, the drive shaft and the drive motor being accommodated in the pump housing and the electronics housing being a separate component from the pump housing which is connected to the pump housing, in particular releasably, the electronics housing comprising a housing part and electronic equipment, the scroll vacuum pumps differing from one another with regard to the electronic equipment, and the housing parts of the different scroll vacuum pumps are identical.
Eine unterschiedliche Elektronikausstattung kann beispielsweise daraus resultieren, dass die Scrollvakuumpumpen mit unterschiedlichen Antriebsmotoren ausgestattet sind. Unterschiedliche Antriebsmotoren können unterschiedliche elektronische, elektrische und/oder elektromechanische Komponenten und/oder eine unterschiedliche Anzahl derartiger Komponenten erfordern.Different electronic equipment can result, for example, from the fact that the scroll vacuum pumps are equipped with different drive motors. Different drive motors may require different electronic, electrical and/or electromechanical components and/or a different number of such components.
Die Verwendung eines Gehäuseteils für unterschiedliche Elektronikausstattungen ist gleichbedeutend mit einem Baukastensystem für die unterschiedlichen Scrollvakuumpumpen, was die Herstellung vereinfacht und somit die Kosten reduziert.The use of a housing part for different electronic equipment is equivalent to a modular system for the different scroll vacuum pumps, which simplifies production and thus reduces costs.
Die Gehäuseteile können jeweils als Gussteil ausgebildet sein.The housing parts can each be designed as a cast part.
Dass die Gehäuseteile der unterschiedlichen Scrollvakuumpumpen baugleich sind, schließt nicht aus, dass gemäß vorteilhafter Weiterbildungen sich die Gehäuseteile der unterschiedlichen Scrollvakuumpumpen hinsichtlich einer Nachbearbeitung zur Anpassung an die jeweilige Elektronikausstattung voneinander unterscheiden. Die Nachbearbeitung kann beispielsweise in der Anpassung eines oder mehrerer Durchbrüche an die Geometrie von Steckern oder Leitungen der Elektronikausstattung bestehen, die am Gehäuseteil aufgenommen oder durch eine Wandung des Gehäuseteils hindurchgeführt werden sollen. Eine Nachbearbeitung kann zum Beispiel auch darin bestehen, dass innerhalb des Gehäuseteils vorhandene Wandungen durch eine Fräsbearbeitung vollständig oder teilweise entfernt werden, um so den zur Verfügung stehenden Bauraum an den jeweiligen Platzbedarf der Elektronikausstattung anzupassen.The fact that the housing parts of the different scroll vacuum pumps are identical in construction does not exclude the possibility that, according to advantageous developments, the housing parts of the different scroll vacuum pumps differ from one another with regard to post-processing to adapt to the respective electronic equipment. The post-processing can, for example, consist of adapting one or more openings to the geometry of plugs or cables of the electronic equipment, which are to be received on the housing part or passed through a wall of the housing part. Post-processing can also consist, for example, of walls present within the housing part being completely or partially removed by milling in order to adapt the available installation space to the respective space requirements of the electronic equipment.
Nach einem zehnten Aspekt der Erfindung umfasst der Antriebsmotor einen radial inneren Motorrotor und einen radial äußeren Motorstator, wobei der Motorrotor eine vordere Stirnseite und eine hintere Stirnseite aufweist, und wobei lediglich eine der beiden Stirnseiten mit in axialer Richtung vorstehenden Kühlvorsprüngen versehen ist.According to a tenth aspect of the invention, the drive motor comprises a radially inner motor rotor and a radially outer motor stator, wherein the motor rotor has a front end face and a rear end face, and only one of the two end faces is provided with cooling projections projecting in the axial direction.
Dies bedeutet eine Abkehr von einer herkömmlichen Ausgestaltung, die sich dadurch auszeichnet, dass derartige Kühlvorsprünge auf beiden Stirnseiten des Motorrotors vorhanden sind. Indem gemäß diesem Aspekt der Erfindung die Kühlvorsprünge nur auf einer Stirnseite vorhanden sind, wird in vorteilhafter Weise axialer Bauraum eingespart. Es wurde überraschend gefunden, dass lediglich einseitig vorgesehene Kühlvorsprünge für eine ausreichende Kühlwirkung sorgen können.This means a departure from a conventional design, which is characterized by the fact that such cooling projections are present on both end faces of the motor rotor. According to this aspect of the invention, the fact that the cooling projections are only present on one end face advantageously saves axial installation space. It was surprisingly found that only cooling projections provided on one side can ensure a sufficient cooling effect.
In einigen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass zumindest einige der Kühlvorsprünge derart ausgebildet und angeordnet sind, dass sie jeweils als Wuchtgewicht wirksam sind. Dabei können diese Wuchtgewichte gemeinsam eine wirksame Wuchtmasse bezüglich der Drehachse bilden. Es wurde überraschend gefunden, dass bei lediglich einseitiger Anordnung dieser Vorsprünge sowohl eine ausreichende Kühlwirkung als auch eine ausreichende Wuchtwirkung erzielt werden kann.In some exemplary embodiments it can be provided that at least some of the cooling projections are designed and arranged in such a way that they each act as a balancing weight. These balancing weights can together form an effective balancing mass with respect to the axis of rotation. It was surprisingly found that both a sufficient cooling effect and a sufficient balancing effect can be achieved by arranging these projections on one side only.
Es kann vorgesehen sein, dass es die hintere Stirnseite des Motorrotors ist, die mit den Kühlvorsprüngen versehen ist. Die vordere Stirnseite des Motorrotors, die nicht mit derartigen Vorsprüngen versehen ist, kann somit weiter innen angeordnet sein als bei einem Motorrotor, der an seiner vorderen Stirnseite mit derartigen Vorsprüngen versehen ist.It can be provided that it is the rear end face of the motor rotor that is provided with the cooling projections. The front end face of the motor rotor, which is not provided with such projections, can therefore be arranged further inwards than in a motor rotor which is provided with such projections on its front end face.
Die Kühlvorsprünge können rippenförmig oder plättchenförmig ausgebildet sein.The cooling projections can be rib-shaped or plate-shaped.
Es kann vorgesehen sein, dass die Kühlvorsprünge zumindest zwei verschiedene Seiten aufweisen, die sich hinsichtlich ihrer Breite voneinander unterscheiden, wobei die Kühlvorsprünge derart angeordnet sind, dass jeweils die breitere Seite zumindest im Wesentlichen in Umfangsrichtung und die schmalere Seite zumindest im Wesentlichen in radialer Richtung weist. Hierdurch können die Kühlvorsprünge nach Art von Schaufeln vergleichsweise starke Luftbewegungen erzeugen, d.h. für einen vergleichsweise großen "Quirl- oder Rühreffekt" sorgen, was die Wärmeabfuhr und somit den Kühleffekt begünstigt. Die Kühlvorsprünge können derart gekrümmt ausgeführt sein, dass sie mit einer konkav geformten Seite zumindest im Wesentlichen in Umfangsrichtung weisen, und zwar in Drehrichtung des Motorrotors. Hierdurch kann ein Schaufeleffekt der Kühlvorsprünge weiter vergrößert werden.It can be provided that the cooling projections have at least two different sides that differ from each other in terms of their width, the cooling projections being arranged in such a way that the wider side is at least essentially in the circumferential direction and the narrower side at least essentially in the radial direction. As a result, the cooling projections can generate comparatively strong air movements in the manner of blades, ie they can provide a comparatively large "whisking or stirring effect", which promotes heat dissipation and thus the cooling effect. The cooling projections can be curved in such a way that they have a concavely shaped side pointing at least substantially in the circumferential direction, namely in the direction of rotation of the motor rotor. As a result, a blade effect of the cooling projections can be further increased.
Nach einem elften Aspekt der Erfindung umfasst das feststehende Spiralbauteil eine Spiralanordnung mit Spiralwänden und Spiralgrund sowie einen Träger für die Spiralanordnung, wobei in dem Träger ein von einer im Spiralgrund ausgebildeten Eintrittsöffnung zu einem Auslass des Trägers führender Auslasskanal ausgebildet ist, und wobei in dem Träger zusätzlich zu dem Auslasskanal wenigstens zwei Bypass-Kanäle ausgebildet sind, die jeweils von einer im Spiralgrund ausgebildeten Bypass-Öffnung zu einem Auslass des Trägers führen und in denen jeweils wenigstens ein Überdruckventil angeordnet ist.According to an eleventh aspect of the invention, the fixed spiral component comprises a spiral arrangement with spiral walls and spiral base and a carrier for the spiral arrangement, an outlet channel leading from an inlet opening formed in the spiral base to an outlet of the carrier being formed in the carrier, and wherein in the carrier additionally At least two bypass channels are formed in relation to the outlet channel, each of which leads from a bypass opening formed in the spiral base to an outlet of the carrier and in each of which at least one pressure relief valve is arranged.
Das Vorsehen eines Bypass-Kanals mit einem oder mehreren Überdruckventilen im Pumpsystem einer Scrollvakuumpumpe ist grundsätzlich bekannt. Ein in bestimmten Pumpanwendungen entstehender Überdruck, der zu einer besonders hohen Leistungsaufnahme der Pumpe führen würde, kann auf diese Weise vermieden werden.The provision of a bypass channel with one or more pressure relief valves in the pumping system of a scroll vacuum pump is generally known. In this way, excess pressure that arises in certain pump applications, which would lead to a particularly high power consumption of the pump, can be avoided.
Es wurde überraschend gefunden, dass mehrere Bypass-Kanäle mit jeweils einem oder mehreren Überdruckventilen eine weitere Verbesserung dahingehend ermöglichen, dass bei relativ geringer Leistungsaufnahme ein vergleichsweise hohes Saugvermögen erzielt wird.It was surprisingly found that several bypass channels, each with one or more pressure relief valves, enable a further improvement in that a comparatively high suction speed is achieved with a relatively low power consumption.
Bei einigen Weiterbildungen kann vorgesehen sein, dass die Bypass-Kanäle jeweils zum Auslasskanal führen. Ein oder mehrere zusätzliche Auslässe für die Bypass-Kanäle sind dann nicht erforderlich.In some developments it can be provided that the bypass channels each lead to the outlet channel. One or more additional outlets for the bypass channels are then not required.
Bevorzugt sind genau zwei Bypass-Kanäle vorgesehen. Es wurde gefunden, dass bereits zwei Bypass-Kanäle genügen, um ein besonders günstiges Verhältnis aus Leistungsaufnahme und Saugvermögen zu erzielen.Preferably exactly two bypass channels are provided. It was found that two bypass channels are enough to achieve a particularly favorable ratio of power consumption and pumping speed.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass in jedem Bypass-Kanal genau ein Überdruckventil angeordnet ist. Es wurde gefunden, dass für die Erzielung eines besonders günstigen Verhältnisses aus Leistungsaufnahme und Saugvermögen ein Überdruckventil pro Bypass-Kanal genügt.According to further exemplary embodiments, it can be provided that exactly one pressure relief valve is arranged in each bypass channel. It was found that one pressure relief valve per bypass channel is sufficient to achieve a particularly favorable ratio of power consumption and pumping speed.
Vorzugsweise ist das feststehende Spiralbauteil einstückig ausgebildet, wobei die dem beweglichen Spiralbauteil zugewandte Seite des Trägers den Spiralgrund der Spiralanordnung bildet.The fixed spiral component is preferably formed in one piece, with the side of the carrier facing the movable spiral component forming the spiral base of the spiral arrangement.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass die beiden Bypass-Öffnungen in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind, insbesondere um einen Winkel von weniger als 180°, bevorzugt um einen Winkel zwischen 90° und 180°.In some exemplary embodiments it can be provided that the two bypass openings are arranged offset from one another in the circumferential direction, in particular by an angle of less than 180°, preferably by an angle between 90° and 180°.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die beiden Bypass-Öffnungen an unterschiedlichen radialen Positionen oder zumindest im Wesentlichen der gleichen radialen Position bezüglich einer parallel zur Drehachse der Antriebswelle verlaufenden Mittelachse des feststehenden Spiralbauteils angeordnet sind.Furthermore, it can be provided that the two bypass openings are arranged at different radial positions or at least essentially the same radial position with respect to a central axis of the fixed spiral component which runs parallel to the axis of rotation of the drive shaft.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Eintrittsöffnung des Auslasskanals bezüglich einer parallel zur Drehachse der Antriebswelle verlaufenden Mittelachse des feststehenden Spiralbauteils radial weiter innen angeordnet ist als beide Bypass-Öffnungen. Insbesondere kann die Eintrittsöffnung des Auslasskanals zumindest im Wesentlichen auf der Mittelachse angeordnet sein.Furthermore, it can be provided that the inlet opening of the outlet channel is arranged radially further inward than both bypass openings with respect to a central axis of the fixed spiral component that runs parallel to the axis of rotation of the drive shaft. In particular, the inlet opening of the outlet channel can be arranged at least substantially on the central axis.
Nach einem zwölften Aspekt der Erfindung umfasst das feststehende Spiralbauteil eine Spiralanordnung mit Spiralwänden und Spiralgrund sowie einen Träger für die Spiralanordnung, wobei in dem Träger ein von einer im Spiralgrund ausgebildeten Eintrittsöffnung zu einem Auslass des Trägers führender Auslasskanal ausgebildet ist, und wobei in dem Träger zusätzlich zu dem Auslasskanal wenigstens zwei Bypass-Kanäle ausgebildet sind, die jeweils von einer im Spiralgrund ausgebildeten Bypass-Öffnung zum Auslasskanal führen.According to a twelfth aspect of the invention, the fixed spiral component comprises a spiral arrangement with spiral walls and spiral base and a carrier for the spiral arrangement, an outlet channel leading from an inlet opening formed in the spiral base to an outlet of the carrier being formed in the carrier, and wherein in the carrier additionally At least two bypass channels are formed in relation to the outlet channel, each of which leads from a bypass opening formed in the spiral base to the outlet channel.
Indem die Bypass-Kanäle zum Auslasskanal führen, ist es nicht erforderlich, einen oder mehrere zusätzliche Auslässe für die Bypass-Kanäle im Träger vorzusehen.By having the bypass channels lead to the outlet channel, it is not necessary to provide one or more additional outlets for the bypass channels in the carrier.
Es kann vorgesehen sein, dass der Auslass des Trägers eine radiale Auslassöffnung umfasst und der Auslasskanal einen radial verlaufenden, zu der radialen Auslassöffnung führenden Kanalabschnitt umfasst.It can be provided that the outlet of the carrier comprises a radial outlet opening and the outlet channel comprises a radially extending channel section leading to the radial outlet opening.
Dabei kann vorgesehen sein, dass beide Bypass-Kanäle jeweils zu dem radialen Kanalabschnitt führen.It can be provided that both bypass channels each lead to the radial channel section.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der eine Bypass-Kanal zu dem radialen Kanalabschnitt und der andere Bypass-Kanal zu einem weiteren Kanalabschnitt des Auslasskanals führt, der von der Eintrittsöffnung zum radialen Kanalabschnitt führt.Alternatively, it can be provided that one bypass channel leads to the radial channel section and the other bypass channel leads to a further channel section of the outlet channel, which leads from the inlet opening to the radial channel section.
Dabei kann vorgesehen sein, dass der weitere Kanalabschnitt des Auslasskanals parallel zu einer parallel zur Drehachse der Antriebswelle verlaufenden Mittelachse des feststehenden Spiralbauteils verläuft und insbesondere auf der Mittelachse liegt.It can be provided that the further channel section of the outlet channel runs parallel to a central axis of the fixed spiral component which runs parallel to the axis of rotation of the drive shaft and in particular lies on the central axis.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass in den Bypass-Kanälen jeweils wenigstens ein Überdruckventil angeordnet ist.According to some exemplary embodiments, it can be provided that at least one pressure relief valve is arranged in each of the bypass channels.
Nach einem dreizehnten Aspekt der Erfindung umfasst das feststehende Spiralbauteil eine Spiralanordnung mit Spiralwänden und Spiralgrund sowie einen Träger für die Spiralanordnung, wobei in dem Träger ein von einer im Spiralgrund ausgebildeten Eintrittsöffnung zu einem Auslass des Trägers führender Auslasskanal ausgebildet ist, und wobei der Auslass des Trägers eine axiale Auslassöffnung umfasst.According to a thirteenth aspect of the invention, the fixed spiral component comprises a spiral arrangement with spiral walls and spiral base and a support for the spiral arrangement, an outlet channel leading from an inlet opening formed in the spiral base to an outlet of the support being formed in the support, and wherein the outlet of the support includes an axial outlet opening.
Die axiale Auslassöffnung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Auslass für eine weitere Funktion genutzt werden soll, die zusätzlichen Bauraum benötigt. Beispielsweise kann es gewünscht sein, in die Scrollvakuumpumpe eine zusätzliche Einrichtung, beispielsweise ein Lecksuchgerät, zu integrieren, die an den Auslass des Trägers angeschlossen sein muss. Bei einer herkömmlichen radialen Auslassöffnung würde diese Zusatzfunktion zusätzlichen radialen Bauraum erfordern, der häufig nicht zur Verfügung steht. Ein axialer Bauraum ist dagegen in vielen Fällen ohne Nachteile zu realisieren. An die axiale Auslassöffnung des Trägers kann folglich eine zusätzliche Einrichtung, beispielsweise ein Lecksuchgerät, angeschlossen werden, ohne dass zusätzlicher radialer Bauraum benötigt wird. Die Scrollvakuumpumpe kann dadurch schlanker gebaut werden.The axial outlet opening is particularly advantageous if the outlet is to be used for another function that requires additional installation space. For example, it may be desirable to integrate an additional device, for example a leak detector, into the scroll vacuum pump, which must be connected to the outlet of the carrier. With a conventional radial outlet opening, this additional function would require additional radial installation space, which is often not available. An axial installation space, on the other hand, can be implemented in many cases without disadvantages. An additional device, for example a leak detector, can therefore be connected to the axial outlet opening of the carrier without requiring additional radial installation space. The scroll vacuum pump can therefore be made slimmer.
Dementsprechend kann in einigen Ausführungsformen vorgesehen sein, dass an die axiale Auslassöffnung ein Vakuumgerät anschließbar oder angeschlossen ist, wobei es sich bei dem Vakuumgerät insbesondere um ein Lecksuchgerät handeln kann.Accordingly, in some embodiments it can be provided that a vacuum device can be connected or is connected to the axial outlet opening, wherein the vacuum device can in particular be a leak detector.
Der Auslasskanal kann einen radial verlaufenden Kanalabschnitt und zumindest einen weiteren Kanalabschnitt umfassen, der von dem radial verlaufenen Kanalabschnitt zu der axialen Auslassöffnung führt.The outlet channel can comprise a radially extending channel section and at least one further channel section which leads from the radially extending channel section to the axial outlet opening.
Dabei kann der weitere Kanalabschnitt parallel zu einer parallel zur Drehachse verlaufenden Mittelachse des feststehenden Spiralbauteils verlaufen.The further channel section can run parallel to a central axis of the fixed spiral component that runs parallel to the axis of rotation.
In einigen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass der Auslass des Trägers zusätzlich zu der axialen Auslassöffnung eine radiale Auslassöffnung umfasst, wobei die beiden Auslassöffnungen wahlweise verschließbar sind, so dass der Träger mit nur einer einzigen Auslassöffnung betreibbar ist. Hierdurch kann die Scrollvakuumpumpe flexibel betrieben werden. Die jeweils nicht benötigte Auslassöffnung kann beispielsweise mittels eines Stopfens verschlossen werden. Zum Einbringen und Entnehmen eines solchen Stopfens kann in umgebenden Bauteilen, beispielsweise eine Haube, ein Durchbruch ausgebildet sein, durch den hindurch die jeweilige Auslassöffnung bzw. ein diese momentan verschließender Stopfen zugänglich ist.In some exemplary embodiments it can be provided that the outlet of the carrier comprises a radial outlet opening in addition to the axial outlet opening, the two outlet openings being selectively closable so that the carrier can be operated with only a single outlet opening. This allows the scroll vacuum pump to be operated flexibly. The outlet opening that is not required can be closed, for example, using a plug. To insert and remove such a plug, an opening can be formed in surrounding components, for example a hood, through which the respective outlet opening or a plug that momentarily closes it is accessible.
Der Auslasskanal kann einen radial verlaufenden Kanalabschnitt umfassen, der zu der radialen Auslassöffnung führt, wobei von einer zwischen der Eintrittsöffnung und der radialen Auslassöffnung gelegenen Abzweigstelle des radialen Kanalabschnitts ein weiterer Kanalabschnitt zu der axialen Auslassöffnung führt. Dabei kann vorgesehen sein, dass zu einer, insbesondere zwischen der Eintrittsöffnung und der zur axialen Auslassöffnung führenden Abzweigstelle gelegenen, Einmündungsstelle ein Kanalabschnitt führt, der von einer im Spiralgrund ausgebildeten Bypass-Öffnung ausgeht.The outlet channel can comprise a radially extending channel section which leads to the radial outlet opening, with a further channel section leading to the axial outlet opening from a branch point of the radial channel section located between the inlet opening and the radial outlet opening. It can be provided that a channel section leads to a confluence point, in particular between the inlet opening and the branch point leading to the axial outlet opening, which starts from a bypass opening formed in the spiral base.
Die axiale Auslassöffnung kann an einem radial äußeren Bereich des Trägers ausgebildet sein. Insbesondere kann für die radiale Position Ra der axialen Auslassöffnung Ra > 0,5 * r, insbesondere Ra > 0,7 * r, insbesondere Ra > 0,8 * r, gelten, wenn r der Radius des Trägers ist.The axial outlet opening can be formed on a radially outer region of the carrier. In particular, for the radial position Ra of the axial outlet opening Ra > 0.5 * r, especially Ra > 0.7 * r, especially Ra > 0.8 * r, apply when r is the radius of the beam.
Nach einem vierzehnten Aspekt der Erfindung umfasst das bewegliche Spiralbauteil eine Spiralanordnung mit Spiralwänden, von diesen begrenzten Spiralnuten und deren Boden bildendem Spiralgrund sowie einen mit dem Exzenterabschnitt der Antriebswelle zusammenwirkenden Träger für die Spiralanordnung, und das feststehende Spiralbauteil umfasst eine Spiralanordnung mit Spiralwänden, von diesen begrenzten Spiralnuten und deren Boden bildendem Spiralgrund sowie einen Träger für die Spiralanordnung, wobei die Spiralnuten eine Nuttiefe, die von der Spitze der Spiralwände bis zum Spiralgrund längs einer parallel zur Drehachse der Antriebswelle verlaufenden Mittelachse des beweglichen Spiralbauteils gemessen wird, und eine senkrecht zur Mittelachse gemessene Nutbreite aufweisen, und wobei bei dem beweglichen Spiralbauteil und/oder bei dem feststehenden Spiralbauteil das Verhältnis von Nuttiefe zu Nutbreite in einem Bereich von 3,7 bis 4,2, insbesondere von 3,8 bis 4,1, insbesondere bevorzugt von 3,85 bis 4,0 liegt und/oder wobei das Verhältnis von Nuttiefe zu Nutbreite größer als 3,8, insbesondere größer als 3,85, oder kleiner als 4,0 ist.According to a fourteenth aspect of the invention, the movable spiral component comprises a spiral arrangement with spiral walls, spiral grooves delimited by them and the spiral base forming the bottom thereof, as well as a support for the spiral arrangement cooperating with the eccentric section of the drive shaft, and the fixed spiral component comprises a spiral arrangement with spiral walls delimited by them Spiral grooves and the spiral base forming their bottom and a support for the spiral arrangement, the spiral grooves having a groove depth which is measured from the tip of the spiral walls to the spiral base along a central axis of the movable spiral component which runs parallel to the axis of rotation of the drive shaft, and a groove width measured perpendicular to the central axis have, and wherein in the movable spiral component and / or in the fixed spiral component the ratio of groove depth to groove width in a range from 3.7 to 4.2, in particular from 3.8 to 4.1, particularly preferably from 3.85 to 4.0 and/or where the ratio of groove depth to groove width is greater than 3.8, in particular greater than 3.85, or less than 4.0.
Mit derartigen Abmessungen der Spiralnuten kann das Pumpsystem ein vergleichsweise hohes Saugvermögen erzielen.With such dimensions of the spiral grooves, the pump system can achieve a comparatively high pumping speed.
Vorzugsweise ist das Verhältnis von Nuttiefe zu Nutbreite über die gesamte Spiralanordnung konstant.Preferably, the ratio of groove depth to groove width is constant over the entire spiral arrangement.
Die Nuttiefe kann beispielsweise 50 mm betragen. Alternativ kann die Nuttiefe 52 mm betragen. Hierdurch ergeben sich - bei gleicher Nutbreite - noch höhere Verhältnisse von Nuttiefe zu Nutbreite, die beispielsweise im Bereich von 4,0 und 4,2 liegen.The groove depth can be 50 mm, for example. Alternatively, the groove depth can be 52 mm. This results in even higher ratios of groove depth to groove width, for example in the range of 4.0 and 4.2, with the same groove width.
Nach einem fünfzehnten Aspekt der Erfindung umfasst das bewegliche Spiralbauteil eine Spiralanordnung mit Spiralwänden, von diesen begrenzten Spiralnuten und deren Boden bildendem Spiralgrund sowie einen mit dem Exzenterabschnitt der Antriebswelle zusammenwirkenden Träger für die Spiralanordnung, und das feststehende Spiralbauteil umfasst eine Spiralanordnung mit Spiralwänden und Spiralgrund sowie einen Träger für die Spiralanordnung, wobei bei dem beweglichen Spiralbauteil und/oder bei dem feststehenden Spiralbauteil eine oder mehrere radial außen liegende Spiralwände eine Dicke aufweisen, die größer ist als die Dicke von radial weiter innen liegenden Spiralwänden.According to a fifteenth aspect of the invention, the movable spiral component comprises a spiral arrangement with spiral walls, spiral grooves delimited by these and the bottom forming the spiral base, and a support for the spiral arrangement which cooperates with the eccentric section of the drive shaft, and the fixed spiral component comprises a spiral arrangement with spiral walls and spiral base and a Carrier for the spiral arrangement, wherein in the movable spiral component and / or in the fixed spiral component one or more radially outer spiral walls have a thickness that is greater than the thickness of radially inner spiral walls.
Durch die größere Dicke kann der radial außen liegenden Spiralwand bzw. den radial außen liegenden Spiralwänden eine höhere Stabilität verliehen werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die betreffende Spiralwand in Umfangsrichtung unterbrochen ist.Due to the greater thickness, the radially outer spiral wall or the radially outer spiral walls can be given greater stability. This is particularly advantageous if the spiral wall in question is interrupted in the circumferential direction.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass der Träger in einem radial außen liegenden Bereich mit einem Gaseinlass versehen ist, in dessen Bereich die Spiralwand oder die Spiralwände in Umfangsrichtung unterbrochen sind, wobei zumindest eine, bevorzugt jede, der in Umfangsrichtung unterbrochenen Spiralwände mit der größeren Dicke versehen ist.According to some exemplary embodiments, it can be provided that the carrier is provided with a gas inlet in a radially outer region, in the region of which the spiral wall or the spiral walls are interrupted in the circumferential direction, with at least one, preferably each, of the spiral walls interrupted in the circumferential direction having the larger one Thickness is provided.
Dabei kann der Gaseinlass eine vom Außenrand des Trägers ausgehende, bevorzugt sich V-förmig radial nach innen erstreckende, Aussparung umfassen oder von einer solchen Aussparung gebildet sein.The gas inlet can comprise a recess extending from the outer edge of the carrier, preferably extending radially inwards in a V-shape, or can be formed by such a recess.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass die oder jede Spiralwand größerer Dicke auf einem Kreis liegt.According to some exemplary embodiments, it can be provided that the or each spiral wall of greater thickness lies on a circle.
Ferner kann vorgesehen sein, dass mehrere, insbesondere zwei, radial äußerste Spiralwände größerer Dicke auf konzentrischen Kreisen liegen, im Bereich eines im Träger ausgebildeten Gaseinlasses in Umfangsrichtung unterbrochen sind und eine Parallelpumpstruktur aus parallel pumpenden kreisförmigen oder kreisabschnittförmigen Kanälen begrenzen, die in einen schraubenförmigen Pumpkanal übergehen, der von zumindest einer schraubenförmig verlaufenden Spiralwand kleinerer Dicke begrenzt ist.Furthermore, it can be provided that several, in particular two, radially outermost spiral walls of greater thickness lie on concentric circles, in the area of one gas inlet formed in the carrier are interrupted in the circumferential direction and delimit a parallel pumping structure made up of parallel pumping circular or circular segment-shaped channels which merge into a helical pumping channel which is delimited by at least one helically extending spiral wall of smaller thickness.
Nach einem sechzehnten Aspekt der Erfindung umfasst das bewegliche Spiralbauteil eine Spiralanordnung mit Spiralwänden, von diesen begrenzten Spiralnuten und deren Boden bildendem Spiralgrund sowie einen mit dem Exzenterabschnitt der Antriebswelle zusammenwirkenden Träger für die Spiralanordnung, wobei das feststehende Spiralbauteil eine Spiralanordnung mit Spiralwänden und Spiralgrund sowie einen Träger für die Spiralanordnung umfasst, wobei die Spiralwände des beweglichen Spiralbauteils und/oder die Spiralwände des feststehenden Spiralbauteils an ihrem vom Spiralgrund abgewandten Ende mit einem Dichtungselement versehen sind, und wobei zumindest bei einer Spiralwand das Dichtungselement bis an das an einen Gaseinlass des Pumpsystems heranreichende Ende der Spiralwand geführt ist.According to a sixteenth aspect of the invention, the movable spiral component comprises a spiral arrangement with spiral walls, spiral base forming delimited by these spiral grooves and the bottom thereof, and a support for the spiral arrangement which cooperates with the eccentric section of the drive shaft, the fixed spiral component comprising a spiral arrangement with spiral walls and spiral base and a support for the spiral arrangement, wherein the spiral walls of the movable spiral component and / or the spiral walls of the fixed spiral component are provided with a sealing element at their end facing away from the spiral base, and at least in the case of a spiral wall, the sealing element extends to the end of the which reaches a gas inlet of the pump system Spiral wall is guided.
Aus herstellungstechnischen Gründen wurde es bislang vermieden, derartige Dichtungselemente so lang auszuführen, dass sie bis an dieses Ende der Spiralwand geführt werden können. Beispielsweise verblieb bisher ein einen Winkelbereich von ungefähr 180° umfassender Endabschnitt der Spiralwand ohne Dichtungselement. Es wurde überraschend gefunden, dass sich eine relevante Verbesserung des Saugvermögens der Scrollvakuumpumpe ergibt, wenn das Dichtungselement bis an das Ende der Spiralwand geführt ist.For manufacturing reasons, it has so far been avoided to make such sealing elements so long that they can be guided to this end of the spiral wall. For example, until now an end section of the spiral wall comprising an angular range of approximately 180° remained without a sealing element. It was surprisingly found that there is a relevant improvement in the pumping speed of the scroll vacuum pump if the sealing element is guided to the end of the spiral wall.
In einigen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass das Dichtungselement von langgestreckter Form ist und sich durchgehend von einem radial außen gelegenen Ende bis zu einem radial innen gelegenen Ende erstreckt.In some embodiments it can be provided that the sealing element is of elongated shape and extends continuously from a radially outer end to a radially inner end.
Es kann vorgesehen sein, dass das Dichtungselement eine Länge von mehr als 150 cm, insbesondere von ungefähr 160 cm, aufweist.It can be provided that the sealing element has a length of more than 150 cm, in particular approximately 160 cm.
Das Dichtungselement kann aus einem Thermoplast-Material bestehen, insbesondere aus PTFE (Polytetrafluorethylen), oder ein solches Material umfassen.The sealing element can consist of a thermoplastic material, in particular PTFE (polytetrafluoroethylene), or include such a material.
Vorzugsweise ist das Dichtungselement in eine Nut der jeweiligen Spiralwand aufgenommen.The sealing element is preferably accommodated in a groove in the respective spiral wall.
Der Gaseinlass des Pumpsystems kann eine am Träger des beweglichen Spiralbauteils ausgebildete Aussparung umfassen. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Aussparung vom Außenrand des Trägers ausgeht und bevorzugt sich V-förmig radial nach innen erstreckt.The gas inlet of the pumping system may include a recess formed on the support of the movable scroll member. In particular, it can be provided that the recess starts from the outer edge of the carrier and preferably extends radially inwards in a V-shape.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1a und 1b
- ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe einer ersten Bauart mit einem dreiphasigen Asynchronmotor,
- Fig. 2a und 2b
- ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe einer zweiten Bauart mit einem dreiphasigen Asynchronmotor,
- Fig. 3a und 3b
- ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe einer dritten Bauart mit einem IPM-Motor,
- Fig. 3c, 3d und 3e
- verschiedene Ansichten zur Erläuterung von Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen Wuchtsystems in Verbindung mit der Scrollvakuumpumpe nach
Fig. 3a und3b , - Fig. 4
- einen das Auswuchten des Motorrotors betreffenden Aspekt der Erfindung am Beispiel der Scrollvakuumpumpe nach
Fig. 1a und1b , - Fig. 5a und 5b
- jeweils das Elektronikgehäuse einer erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe, und zwar
Fig. 5a das Elektronikgehäuse einer Scrollvakuumpumpe nachFig. 3a und3b , undFig. 5b das Elektronikgehäuse einer Scrollvakuumpumpe nachFig. 1a und1b oderFig. 2a und2b , - Fig. 6a, 6b und 6c
- verschiedene Ansichten eines Ausführungsbeispiels eines feststehenden Spiralbauteils einer erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe,
- Fig. 7a und 7b
- ein Ausführungsbeispiel eines beweglichen Spiralbauteils für das feststehende Spiralbauteil der
Fig. 6a ,6b und6c , - Fig. 8a, 8b, 8c und 8d
- verschiedene Ansichten zur Erläuterung des Pumpsystems mit dem feststehenden Spiralbauteil nach
Fig. 6a ,6b und6c und dem beweglichen Spiralbauteil nachFig. 7a und7b , - Fig. 9
- eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Relativanordnung zwischen feststehendem Spiralbauteil und beweglichem Spiralbauteil in unterschiedlichen Zuständen eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe, und
- Fig. 10
- verschiedene Außenansichten einer erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe nach
Fig. 2a und2b oderFig. 3a und3b .
- Figs. 1a and 1b
- an embodiment of a scroll vacuum pump according to the invention of a first type with a three-phase asynchronous motor,
- Figs. 2a and 2b
- an embodiment of a scroll vacuum pump according to the invention of a second type with a three-phase asynchronous motor,
- 3a and 3b
- an embodiment of a scroll vacuum pump according to the invention of a third type with an IPM motor,
- Figs. 3c, 3d and 3e
- various views to explain exemplary embodiments of a balancing system according to the invention in connection with the scroll vacuum pump
Fig. 3a and3b , - Fig. 4
- an aspect of the invention relating to the balancing of the motor rotor using the example of the scroll vacuum pump
Fig. 1a and1b , - 5a and 5b
- each the electronics housing of a scroll vacuum pump according to the invention, namely
Fig. 5a the electronics housing of a scroll vacuum pumpFig. 3a and3b , andFig. 5b the electronics housing of a scroll vacuum pumpFig. 1a and1b orFig. 2a and2 B , - 6a, 6b and 6c
- different views of an exemplary embodiment of a fixed spiral component of a scroll vacuum pump according to the invention,
- 7a and 7b
- an embodiment of a movable spiral component for the fixed spiral component
Fig. 6a ,6b and6c , - 8a, 8b, 8c and 8d
- various views to explain the pump system with the fixed spiral component
Fig. 6a ,6b and6c and the movable spiral componentFig. 7a and7b , - Fig. 9
- a schematic representation to explain the relative arrangement between the fixed spiral component and the movable spiral component in different states of an exemplary embodiment of a scroll vacuum pump according to the invention, and
- Fig. 10
- various external views of a scroll vacuum pump according to the invention
Fig. 2a and2 B orFig. 3a and3b .
Die in
Jede Scrollvakuumpumpe umfasst ein Pumpsystem mit einem feststehenden Spiralbauteil 11 und einem beweglichen Spiralbauteil 13, die während des Betriebs pumpwirksam zusammenwirken. Ferner umfasst jede Scrollvakuumpumpe eine im Betrieb um eine Drehachse 15 rotierende Antriebswelle 16 mit einem Exzenterabschnitt 19 zum Antreiben des beweglichen Spiralbauteils 13. Ferner ist jede Scrollvakuumpumpe mit einem elektrischen Antriebsmotor 21, 23 versehen, der dazu dient, die Antriebswelle 17 in Rotation um die Drehachse 15 zu versetzen. Der elektrische Antriebsmotor umfasst einen radial inneren Motorrotor 21 und einen radial äußeren Motorstator 23.Each scroll vacuum pump comprises a pumping system with a
Die Antriebswelle 17 ist bei jeder Scrollvakuumpumpe an zwei in axialer Richtung beabstandeten Lagerstellen 25, 27 drehbar am Pumpengehäuse 41 gelagert. Das vordere Wälzlager 25 ist als Festlager ausgebildet, während das hintere Wälzlager 27 als Loslager ausgebildet ist.The
Eine bei allen Scrollvakuumpumpen des Systems vorgesehene Besonderheit besteht darin, dass eine auch als Cantilever-Konzept bezeichnete Anordnung vorgesehen ist, wonach sich die beiden Lagerstellen 25, 27 auf der dem Exzenterabschnitt 19 der Antriebswelle 17 zugewandten Seite des Antriebsmotors 21, 23 befinden. Alle Lagerstellen 25, 27 befinden sich somit innerhalb des Pumpengehäuses 41 vor dem Antriebsmotor 21, 23. Der Exzenterabschnitt 19 ist einstückig mit dem vorderen Ende der Antriebswelle 17 verbunden und der Antriebsmotor 21, 23 sitzt auf dem hinteren Ende der Antriebswelle 17.A special feature provided for all scroll vacuum pumps of the system is that an arrangement also known as the cantilever concept is provided, according to which the two
Der Antriebsmotor 21, 23 kann durch diesen Grundaufbau auf das hintere Ende der Antriebswelle 17 aufgeschoben werden, was die Montage und das Austauschen des Antriebsmotors oder von Teilen des Antriebsmotors vereinfacht.With this basic structure, the
Das Wuchtkonzept zum Auswuchten des unter anderem die Antriebswelle 17 und das bewegliche Spiralbauteil 13 umfassenden rotierenden Systems umfasst bei jeder hier offenbarten Scrollvakuumpumpe ein mittels einer Schraube 38 an der Antriebswelle 17 befestigtes vorderes Wuchtgewicht 29 und ein hinteres Wuchtgewicht 31. Das vordere Wuchtgewicht 29 ist dabei jeweils im Bereich des vorderen Endes der Antriebswelle 17 und des Exzenterabschnitts 19 angeordnet. Bei der Pumpe nach
Die Druckelemente 87 bzw. 31 sind jeweils mit einer zentralen Schraube 83 mit der Antriebswelle 17 verbunden. Hierdurch ist jeweils der Motorrotor 21 zwischen dem rotationssymmetrischen Druckelement 87 bzw. dem gleichzeitig als Wuchtgewicht ausgebildeten Druckelement 31 einerseits und einem Widerlager eingespannt, wobei dieses Widerlager von einer an der Antriebswelle 17 ausgebildeten Schulter 17a gebildet ist.The
Eine weitere Besonderheit des erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpen-Systems besteht darin, dass die Antriebswellen 17 der unterschiedlichen Scrollvakuumpumpen baugleich sind. Trotz unterschiedlicher Motorgrößen innerhalb des Systems wird folglich nur eine Antriebswelle 17 für das System benötigt. Die Antriebsmotoren der Scrollvakuumpumpen unterschiedlicher Bauart unterscheiden sich unter anderem hinsichtlich des Innendurchmessers des radial inneren Motorrotors 21. Dies zeigt beispielsweise der Vergleich von
Im Bereich der erwähnten Schulter 17a ist zwischen dem Hülsenelement 33 und dem Loslager 27 eine Wellfeder angeordnet.In the area of the shoulder 17a mentioned, a wave spring is arranged between the
Als Positionierhilfe für das jeweilige Druckelement 87 bzw. 31, als Verdrehsicherung beim Anziehen der zentralen Schraube 83 sowie als in Umfangsrichtung wirksame Formschlussverbindung zwischen dem Motorrotor 21 bzw. dem Hülsenelement 33 einerseits und der Antriebswelle 17 andererseits dient ein stiftförmiges Positionierelement 85. Dieser Positionierstift 85 erstreckt sich parallel zur Drehachse 15 der Antriebswelle 17 und ist mit radialem Abstand von der Drehachse 15 angeordnet. Der Positionierstift 85 ist bei der Montage in axialer Richtung in eine Aussparung einschiebbar, die gemeinsam von der Antriebswelle 17 einerseits und dem Motorrotor 21 bzw. dem mit dem Motorrotor 21 drehfest verbundenen Hülsenelement 33 gebildet ist. Im montierten Zustand steht der Positionierstift 85 axial nach hinten vor und ist mit seinem hinteren Ende in eine Positionieraufnahme aufgenommen, die auf der dem hinteren Ende der Antriebswelle 17 zugewandten Seite des Druckelements 87 bzw. 31 als Sackloch ausgebildet ist.A pin-shaped
Das erwähnte Einspannen des Motorrotors 21 mittels des Druckelementes 87 bzw. 31 erfolgt dadurch, dass das Druckelement 87 bzw. 31 mit dem axial hinteren Ende des Hülsenelementes 33 (vgl.
Als Montagehilfe beim Einpressen des Hülsenelementes 33 in den Motorrotor 21 ist am im montierten Zustand vorderen Ende des Motorrotors 21 ein radialer Einstich 101 vorgesehen, der als Markierung für die Monteurperson dient und dieser somit die Einbauorientierung des Motorrotors 21 anzeigt.As an assembly aid when pressing the
Bei den Scrollvakuumpumpen nach
Eine weitere Besonderheit besteht darin, dass der Motordeckel 103 mit einer Lasergravur (nicht gezeigt) versehen ist. Dies erleichtert eine variable Gestaltung gegenüber einer Bedruckung.Another special feature is that the
Bei der Scrollvakuumpumpe nach
Bei dieser Scrollvakuumpumpe ist zudem vorgesehen, dass der Motorrotor 21 an seiner hinteren Stirnseite mit in axialer Richtung vorstehenden Kühlvorsprüngen 47 versehen ist. Eine Besonderheit besteht hier darin, dass diese Kühlvorsprünge 47 nur an dieser hinteren Stirnseite des Motorrotors 21 angeordnet sind und die vordere Stirnseite des Motorrotors 21 keine derartigen Kühlvorsprünge aufweist. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise axialer Bauraum eingespart werden. Die Kühlvorsprünge 47 sind derart ausgebildet, dass sie jeweils als Wuchtgewicht wirksam sind.In this scroll vacuum pump it is also provided that the
Auf diesen Aspekt der Erfindung wird an anderer Stelle noch einmal eingegangen.This aspect of the invention will be discussed again elsewhere.
Am vorderen Ende des Pumpengehäuses 41 befindet sich das Pumpsystem mit dem feststehenden Spiralbauteil 11 und dem beweglichen Spiralbauteil 13. Das auch als Spiralgehäuse bezeichnete feststehende Spiralbauteil 11 ist auf das vordere Ende des Pumpengehäuses 41 stirnseitig aufgeschraubt und von einer ebenfalls am Pumpengehäuse 41 angebrachten Haube 105 umgeben, in der außerdem ein Lüfter 95 untergebracht ist.At the front end of the
Eine Besonderheit des Scrollvakuumpumpen-Systems besteht darin, dass ein Satz unterschiedlich leistungsfähiger Lüfter 95 vorgesehen ist, die jedoch die gleichen Abmessungen aufweisen. Dabei sind nicht nur Lüfter 95 mit einer Versorgungsspannung von 24V, sondern auch solche mit einer Versorgungsspannung von beispielsweise 48V oder 230V vorgesehen. Dies erhöht die Variabilität des Systems.A special feature of the scroll vacuum pump system is that a set of
Das bewegliche Spiralbauteil 13 ist über ein als Wälzlager ausgebildetes Flanschlager 91 mit dem Exzenterabschnitt 19 verbunden. Axial zwischen dem beweglichen Spiralbauteil 13 und dem Exzenterabschnitt 19 befindet sich eine Druckscheibe 93. Zwischen einer umlaufenden Schulter der Antriebswelle 17 am Übergang in den Exzenterabschnitt 19 und dem Flanschlager 91 befindet sich eine Passscheibe 94. Die korrekte Ausrichtung in Umfangsrichtung zwischen dem feststehenden Spiralbauteil 11 und dem Pumpengehäuse 41 ist durch einen Positionierstift 97 gewährleistet.The
Bei jeder Scrollvakuumpumpe des Systems ist das Pumpengehäuse 41 auf einer Basis abgestützt, die von einem Elektronikgehäuse 43 gebildet ist. Das Elektronikgehäuse 43 umfasst ein Gehäuseteil 43a, das an seiner Unterseite mit Füßen 107 aus Gummi versehen ist, die in an der Unterseite ausgebildeten Vertiefungen aufgenommen und insofern versenkt angeordnet sind.In each scroll vacuum pump of the system, the
Die Elektronikgehäuse 43 der unterschiedlichen Scrollvakuumpumpen unterscheiden sich unter anderem hinsichtlich eines die untere Abdeckung des Gehäuseteils 43a bildenden Gehäusedeckels 43b. Hierauf wird an anderer Stelle näher eingegangen.The electronics housings 43 of the different scroll vacuum pumps differ, among other things, with regard to a
In den Elektronikgehäusen 43 ist jeweils eine Elektronikausstattung 45 untergebracht, die elektronische, elektrische und elektromechanische Komponenten umfasst, die unter anderem zur Stromversorgung und zur Steuerung der jeweiligen Scrollvakuumpumpe dienen. Auch hinsichtlich der Elektronikausstattung 45 unterscheiden sich die Scrollvakuumpumpen des erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpen-Systems voneinander.
Eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpen-Systems besteht darin, dass die Gehäuseteile 43a der unterschiedlichen Scrollvakuumpumpen baugleich sind. Die Gehäuseteile 43a sind jeweils als Gussteil ausgebildet. Trotz unterschiedlicher Elektronikausstattungen 45 für die einzelnen Scrollvakuumpumpen wird folglich nur ein Gehäuseteil 43a benötigt.A special feature of the scroll vacuum pump system according to the invention is that the
Dieses Baukastenprinzip reduziert Aufwand und Kosten bei der Herstellung der Scrollvakuumpumpen. Geringfügig unterscheiden sich die Gehäuseteile 43a hinsichtlich einer Nachbearbeitung zur Anpassung an die jeweilige Elektronikausstattung 45. Eine solche Nachbearbeitung dient z.B. zur Anpassung von Durchbrüchen an die Geometrie von Steckern oder Leitungen der Elektronikausstattung 45, die am Gehäuseteil aufgenommen oder durch eine Wandung des Gehäuseteils hindurchgeführt werden müssen. Ferner kann eine Nachbearbeitung darin bestehen, dass innere Wandungen eines jeweiligen Gehäuseteils 43a durch eine Fräsbearbeitung teilweise oder vollständig entfernt werden, um auf diese Weise den im Gehäuseteil 43a zur Verfügung stehenden Bauraum an den jeweiligen Platzbedarf der Elektronikausstattung 45 anzupassen.This modular principle reduces effort and costs in the manufacture of scroll vacuum pumps. The
Das Pumpengehäuse 41 ist mit dem Elektronikgehäuse 43 verschraubt.The
In den
Den Darstellungen oben rechts in den
Über den Einlassflansch 77 gelangt das zu pumpende Gas in das die beiden Spiralbauteile 11, 13 umfassende Pumpsystem und wird über den Auslassflansch 78 ausgestoßen.The gas to be pumped enters the pump system comprising the two
Die beiden Scrollvakuumpumpen nach
Bei der Scrollvakuumpumpe nach
Das erfindungsgemäße Scrollvakuumpumpen-System ist allerdings nicht auf diese elektrischen Antriebsmotoren beschränkt. Beispielsweise kann als Drehantrieb für die Antriebswelle 17 auch ein Synchron-Reluktanzmotor vorgesehen sein.However, the scroll vacuum pump system according to the invention is not limited to these electric drive motors. For example, a synchronous reluctance motor can also be provided as a rotary drive for the
Die Wahl eines jeweiligen Antriebsmotors erfolgt im Hinblick auf die gewünschte Leistungsfähigkeit, einen jeweils angestrebten Energieverbrauch sowie auf Kundenwünsche und Applikationsbedingungen.The choice of a respective drive motor is made with regard to the desired performance, the desired energy consumption as well as customer requirements and application conditions.
Das erfindungsgemäß vorgesehene Baukastenprinzip ist im Hinblick auf diese in der Praxis gewünschte Variabilität aufgrund seiner vielfältigen Anpassbarkeit von besonderem Vorteil.The modular principle provided according to the invention is of particular advantage with regard to this variability desired in practice due to its versatile adaptability.
Wie bereits erwähnt, umfasst das Wuchtsystem zum Auswuchten des insbesondere die Antriebswelle 17 und das bewegliche Spiralbauteil 13 des Pumpsystems umfassenden rotierenden Systems jeweils ein vorderes Wuchtgewicht 29 und ein hinteres Wuchtgewicht 31. Bei der Scrollvakuumpumpe nach
Bei den Scrollvakuumpumpen nach
Wie bereits im Einleitungsteil erwähnt, befindet sich der von der Antriebswelle 17 mit dem Exzenterabschnitt 19 gebildete Exzenterantrieb innerhalb des Pumpengehäuses 41 und ist von einer verformbaren Hülse in Gestalt eines Wellbalgs 89 umgeben. Der Wellbalg 89 dient einerseits zur Abdichtung des Exzenterantriebs gegenüber dem Ansaugbereich der Scrollvakuumpumpe und andererseits als Drehsicherung für das bewegliche Spiralbauteil 13. Hierzu ist der Wellbalg 89 an der dem Antrieb zugewandten Seite des beweglichen Spiralbauteils 13 befestigt. Das hintere Ende des Wellbalgs 89 ist innerhalb des Pumpengehäuses 41 an einem Gehäusegrund mittels Schrauben angebracht.As already mentioned in the introductory part, the eccentric drive formed by the
Das Wuchtkonzept der erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpen wird nachstehend näher erläutert, und zwar am Beispiel der Scrollvakuumpumpe nach
Auf die konkrete Ausgestaltung der Wuchtgewichte 31, 29 wird nachstehend in Verbindung mit den
Die linke Darstellung in
Wie die rechte Darstellung zeigt, ist der im Schnitt dargestellte Wuchtabschnitt des vorderen Wuchtgewichts 29 teilringförmig derart ausgebildet, dass der Innenradius an den Außenradius des Flanschlagers 91 angepasst ist. Der zur Verfügung stehende Bauraum wird hierdurch optimal ausgenutzt.As the illustration on the right shows, the balancing section of the front balancing
In der linken Darstellung unten ist das hintere Wuchtgewicht 31 in einer Seitenansicht dargestellt. Unter anderem sind die Bohrungen 39a für die zentrale Schraube 83 sowie das Sackloch 39b zur Aufnahme des Positionierstiftes 85 dargestellt.In the left illustration below, the
Die Darstellung rechts in
Das Wuchtgewicht 29 umfasst drei Wuchtabschnitte 35, die im eingebauten Zustand entlang der Drehachse 15 der Antriebswelle 17 aufeinanderfolgen. Jeder Wuchtabschnitt 35 weist jeweils eine Teilringform auf, wobei im eingebauten Zustand jeder Wuchtabschnitt mit seiner Öffnung 37 zur Antriebswelle 17 hinweist und diese umfasst.The balancing
Eine Besonderheit besteht darin, dass sich die Wuchtabschnitte 35 hinsichtlich der Weite ihrer Öffnungen 37 voneinander unterscheiden. Dies ist sowohl der perspektivischen Ansicht oben links in
Eine weitere Besonderheit dieses vorderen Wuchtgewichts 29 besteht darin, dass die Öffnung 37 jedes Wuchtabschnitts 35 in einer Ebene E senkrecht zur Drehachse 15 (im eingebauten Zustand) durch einen Teilkreis mit einem entlang der Mittelachse konstanten Radius definiert ist. Ein Wuchtabschnitt 35 mit einem Radius R1 umfasst im eingebauten Zustand einen Abschnitt 17b der Antriebswelle 17, der unmittelbar hinter dem Exzenterabschnitt 19 liegt. Der angrenzende Wuchtabschnitt 35 mit dem Radius R2 umfasst das Flanschlager 91. Der dritte Wuchtabschnitt 35 befindet sich in einem axialen Bereich, an dem Köpfe von Befestigungsschrauben zur Anbringung des Flanschlagers 91 am beweglichen Spiralbauteil 13 angeordnet sind. Der Radius dieses Wuchtabschnitts 35 ist daher deutlich größer als die Radien R1, R2 der beiden anderen Wuchtabschnitte.A further special feature of this
Eine Besonderheit besteht darin, dass die beiden Radien R1, R2 nicht gleich groß sind und zudem die beiden Teilkreise nicht konzentrisch angeordnet sind, wie insbesondere der Darstellung unten links in
Dieser Aufbau des Wuchtgewichts 29 hat den Vorteil, dass ohne Vergrößerung des Außendurchmessers der Massenschwerpunkt des das Flanschlager 91 umfassenden mittleren Wuchtabschnitts 35 weiter nach radial außen gelegt werden kann, als dies der Fall wäre, wenn die beiden Mittelpunkte zusammenfallen würden. Anders ausgedrückt kann eine höhere exzentrische Masse für diesen mittleren Wuchtabschnitt 35 realisiert werden, ohne die Außenabmessungen des Wuchtgewichts 29 zu vergrößern.This structure of the balancing
Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass der zur Verfügung stehende Bauraum optimal ausgenutzt und eine ausreichend hohe Wuchtwirkung erzielt werden kann.This advantageously ensures that the available installation space is optimally utilized and a sufficiently high balancing effect can be achieved.
Das Wuchtgewicht 31 umfasst zwei Wuchtabschnitte 39, die sich radial nach außen konisch erweitern. Die Wuchtabschnitte 39 erweitern sich jeweils V-förmig, wobei sie einen Öffnungswinkel von etwa 20° definieren.The balancing
Des Weiteren umfasst das Wuchtgewicht 31 einen Kreiszylinderabschnitt 40, dessen Mittelachse im eingebauten Zustand mit der Drehachse 15 der Antriebswelle 17 zusammenfällt. Die entlang der Drehachse 15 gemessene Dicke dieses Kreiszylinderabschnitts 40 ist wesentlich kleiner als die Dicke jedes Wuchtabschnitts 39. Wie beispielsweise
Der zwischen dem Kreiszylinderabschnitt 40 und dem äußeren Wuchtabschnitt 39 gelegene Wuchtabschnitt 39 ist gegenüber dem äußeren Wuchtabschnitt 39 in radialer Richtung verkürzt, abgesehen davon aber zu diesem kongruent ausgebildet und überdeckend ausgerichtet. Beide Wuchtabschnitte 39 erweitern sich also V-förmig, d.h. in einer Projektion entlang der Drehachse 15 sind die Umrisse der beiden Wuchtabschnitte 39 von zwei V-förmig radial nach außen divergierenden Geraden begrenzt. Zudem sind die beiden Umrisse der Wuchtabschnitte 39 von einem radial inneren Kreisabschnitt begrenzt, der einen kleineren Radius aufweist als ein jeweiliger radial äußerer Kreisabschnitt, der die radial äußere Begrenzung des jeweiligen Umrisses bildet.The
Dieser Aufbau des hinteren Wuchtgewichts 31 ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung sowie eine einfache Anpassung an den jeweiligen Antriebsmotor. Eine Anpassung ist jedoch nicht in jedem Fall zwingend erforderlich. Das hintere Wuchtgewicht 31 kann derart ausgeführt werden, dass es sowohl mit dem Asynchronmotor einer Scrollvakuumpumpe nach
In den Darstellungen der
Was die Herstellung des hinteren Wuchtgewichts 31 anbetrifft, so ermöglicht die Konusform eine Minimierung des Materialbedarfs. Rechts in
Wie an anderer Stelle bereits erwähnt, besteht eine Besonderheit hier darin, dass der Motorrotor 21 nur an dieser hinteren Stirnseite mit in axialer Richtung vorstehenden Kühlvorsprüngen 47 versehen ist. Diese Kühlvorsprünge 47 sind derart ausgebildet und angeordnet, dass sie als Wuchtgewichte wirksam sind. Das Wuchtkonzept der Scrollvakuumpumpe nach
Die
Die dreiphasigen Asynchronmotoren erfordern eine höhere Schutzklasse (insbesondere IP44) als der einphasige IPM-Motor, für den eine geringere Schutzklasse (insbesondere IP40) genügt. Aus diesen unterschiedlichen Schutzklassen resultieren unterschiedliche Konzepte zur Abdichtung des Elektronikgehäuses 43.The three-phase asynchronous motors require a higher protection class (especially IP44) than the single-phase IPM motor, for which a lower protection class (especially IP40) is sufficient. These different protection classes result in different concepts for sealing the
Bei dem Elektronikgehäuse 43 für die Scrollvakuumpumpe mit einphasigem IPM-Motor gemäß
Anders ist dies bei dem Elektronikgehäuse 43 für die Scrollvakuumpumpen mit den dreiphasigen Asynchronmotoren. Der beispielsweise aus Aluminium hergestellte Gehäusedeckel 43b ist hier auf die Unterseite des Gehäuseteils 43a aufgesetzt. Die Unterseite ist - wie die zurückversetzten Auflageflächen bei dem Gehäuseteil 43a gemäß
Hierdurch wird eine besonders wirksame Abdichtung des Elektronikgehäuses 43 bewirkt, um den Anforderungen der höheren Schutzklasse zu genügen.This results in a particularly effective sealing of the
Wie an anderer Stelle bereits erwähnt, unterscheiden sich die Elektronikgehäuse 43 auch durch die jeweilige Elektronikausstattung 45. So ist beispielsweise das Elektronikgehäuse 43 gemäß
Zusätzlich unterscheidet sich das Elektronikgehäuse 43 gemäß
Entsprechend zeigt
Das Zusammenwirken von Spiralgehäuse 11 und Orbiter 13 im Pumpsystem einer erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpe sowie die Anordnung der Gaskanäle im Pumpsystem zeigen die
Das feststehende Spiralbauteil 11 umfasst eine Spiralanordnung mit Spiralwänden 49 und Spiralgrund 51 sowie einen Träger 53 für die Spiralanordnung. Die beiden radial äußeren Spiralwände 49 liegen auf konzentrischen Kreisen und sind in Umfangsrichtung unterbrochen. Hierdurch entsteht eine Parallelpumpstruktur aus parallel pumpenden, von den betreffenden Spiralnuten 50 gebildeten Kanälen, die in einen schraubenförmigen Pumpkanal übergehen, der von einer schraubenförmig verlaufenden Spiralnut 50 gebildet wird und von einer schraubenförmig verlaufenden Spiralwand 49 begrenzt ist.The fixed
Die von radial außen betrachtet zweite teilkreisförmige Spiralwand 49 besitzt eine größere Dicke WD2 als die spiralförmig verlaufende Spiralwand 49, die in ihrem radial weiter innen liegenden Verlauf eine Wanddicke WD1 besitzt. In diesem Ausführungsbeispiel gilt WD2 = 3,71 mm und WD1 = 3,47 mm. Die Stabilität der in Umfangsrichtung unterbrochenen kreisförmigen Spiralwand 49 wird durch diese vergrößerte Dicke WD2 erhöht.The second part-
Die Spiralwände 49 sind jeweils an ihrem vom Spiralgrund 51 abgewandten Ende mit einem langgestreckten Dichtungselement 75 versehen, welches auch als Tip-Seal bezeichnet wird. Das Dichtungselement 75 für die am weitesten radial außen gelegene Spiralwand 49 besitzt eine vergleichsweise große Länge, da es zur weiter radial innen gelegenen, spiralförmig verlaufenden Spiralwand 49 weitergeführt wird und bis zum radial inneren, im Bereich der Mittelachse des Spiralgehäuses 11 gelegenen Ende dieser Spiralwand 49 reicht. Eine Besonderheit bei diesem langen Dichtelement 75 besteht darin, dass es radial außen bei der teilkreisförmigen Spiralwand 49 bis an das Ende 76 dieser Spiralwand 49 geführt ist, das bis an einem Gaseinlass 67 (vgl.
Das entlang der Spiralnuten 50 von radial außen nach radial innen gepumpte Gas kann aus den Spiralnuten 50 über eine mittige Eintrittsöffnung 55 und über zwei Bypassöffnungen 61a, 63a in ein nachstehend näher beschriebenes Kanalsystem des feststehenden Spiralbauteils 11 gelangen. Diese Öffnungen 55, 61a, 63a sind jeweils im Spiralgrund 51 ausgebildet. Die beiden Bypassöffnungen 61a, 63a, sind in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet und befinden sich auf dem gleichen Radius bezüglich einer Mittelachse des Spiralgehäuses 11.The gas pumped from radially outside to radially inside along the
Mit diesen Öffnungen 55, 61a, 63a ausgerichtet sind auf der von der Spiralanordnung abgewandten Seite des Trägers 53 ausgebildete Öffnungen 56a, 61c, 63c. Diese Öffnungen 56a, 61c, 63c dienen zur Aufnahme von Ventilen, worauf an anderer Stelle näher eingegangen wird.Aligned with these
Des Weiteren ist in dieser von der Spiralanordnung abgewandten Seite des Trägers 53 radial weiter außen eine axiale Auslassöffnung 65 ausgebildet, die wahlweise entweder verschlossen oder einen axialen Gasauslass des Spiralgehäuses 11 und damit des Pumpsystems der Scrollvakuumpumpe bilden kann.Furthermore, in this side of the
Die erwähnten Öffnungen kommunizieren mit einem Kanalsystem des Spiralgehäuses 11, das in den Darstellungen links und rechts in
Die mittige Eintrittsöffnung 55 führt zu einem als gerade Bohrung ausgeführten Auslasskanal 59, der am radialen Auslass 57 des Spiralgehäuses 11 mündet. Die eine Bypassöffnung 63a führt direkt zu diesem Auslasskanal 59. Der von dort zum radialen Auslass 57 führende Kanalabschnitt ist somit nicht nur ein Abschnitt des Auslasskanals 59, sondern bildet außerdem einen Bypass-Kanal 63 für von der Bypassöffnung 63a stammendes Gas.The central inlet opening 55 leads to an
Ein weiterer Bypasskanal 61 (vgl. die rechte Darstellung in
Eine weitere Besonderheit des erfindungsgemäßen Pumpsystems, die sich sowohl beim Spiralgehäuse 11 als auch beim Orbiter 13 zeigt, besteht darin, dass die Nuttiefe NT vergleichsweise groß ist. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Nuttiefe 50 mm. Hieraus ergeben sich vergleichsweise große Werte für das Verhältnis aus Nuttiefe NT zu Nutbreite NB. Bei einer Nutbreite NB1 = 12,71 mm bei der spiralförmig verlaufenden Spiralnut 50 und bei einer Nutbreite NB2 = 12,92 mm bei einer radial weiter außen und kreisförmig verlaufenden Spiralnut 50 ergeben sich Verhältnisse von 3,93 bzw. 3,87. Eine Nuttiefe von 52 mm kann alternativ vorgesehen sein. Es ergeben sich dann noch größere Verhältnisse von Nuttiefe zu Nutbreite.Another special feature of the pump system according to the invention, which is evident both in the
Das bewegliche Spiralbauteil 13 gemäß
Um die Stabilität der beiden radial außen gelegenen, in Umfangsrichtung unterbrochenen Spiralwände 69 zu erhöhen, sind diese Spiralwände 69 mit einer Dicke WD2 ausgeführt, die größer ist als die Dicke WD1 der spiralförmigen Spiralwand 69. In diesem Ausführungsbeispiel gilt WD2 = 3,71 mm und WD1 = 3,46 mm.In order to increase the stability of the two
Wie der Darstellung rechts in
In
Wie im Einleitungsteil erwähnt, kann in einer alternativen Konfiguration der radiale Auslass 57 verschlossen und der Stopfen 66 entfernt werden, um auf diese Weise einen axialen Auslass aus dem Pumpsystem zu schaffen.As mentioned in the introductory part, in an alternative configuration, the
Entsteht während des Betriebs im Pumpsystem ein Überdruck, kann dieser durch die Überdruckventile 61b, 63b abgebaut werden, um eine übermäßig hohe Leistungsaufnahme der Scrollvakuumpumpe zu vermeiden. Eine Besonderheit dieser Anordnung besteht darin, dass mehrere - hier zwei - Bypasskanäle 61, 63 mit jeweils genau einem Überdruckventil 61b bzw. 63b vorgesehen sind. Hierdurch wird erreicht, dass die erfindungsgemäßen Scrollvakuumpumpen bei vergleichsweise geringer Leistungsaufnahme ein relativ hohes Saugvermögen besitzen.If excess pressure arises in the pump system during operation, this can be reduced by the
Für jeden von drei Zuständen I, II und III der Scrollvakuumpumpe ist in einer Abwicklung der Verlauf der beweglichen Spiralwand 69 in Pumprichtung P relativ zu den feststehenden Spiralwänden 49 gezeigt. Dabei liegt jeweils die obere feststehende Spiralwand 49 radial weiter außen als die untere feststehende Spiralwand 49, was durch den Pfeil r (radiale Richtung) angedeutet ist.For each of three states I, II and III of the scroll vacuum pump, the course of the
Die Zahlenwerte bezeichnen jeweils den radialen Abstand (in mm) zwischen den einander zugewandten Wandflächen, also die Größe der Radialspalte zwischen den Wandflächen.The numerical values indicate the radial distance (in mm) between the wall surfaces facing each other, i.e. the size of the radial gap between the wall surfaces.
Im Zustand I ist die Scrollvakuumpumpe nicht im Betrieb, d.h. die Antriebswelle rotiert nicht und der Orbiter und somit dessen Spiralwand 69 steht. Das Spiralgehäuse und der Orbiter befinden sich auf Umgebungstemperatur.In state I, the scroll vacuum pump is not in operation, i.e. the drive shaft does not rotate and the orbiter and thus its
Die hier beschriebene Besonderheit besteht darin, dass in diesem Ausgangszustand die bewegliche Spiralwand 69 derart angeordnet ist, dass die Spalte zwischen beweglicher Spiralwand 69 und feststehenden Spiralwänden 49 jeweils einen konischen Verlauf in Pumprichtung P aufweisen.The special feature described here is that in this initial state the
Dabei ist der Verlauf der beweglichen Spiralwand 69 derart gewählt, dass bei laufender Scrollvakuumpumpe, also während des Betriebs, gemäß Zustand II die Verformung der beweglichen Spiralwand 69 die Konizität der Spalte verringert, wie den Abstandswerten zu entnehmen ist. Die bewegliche Spiralwand 69 verläuft im Zustand II also nahezu parallel zu den beiden feststehenden Spiralwänden 49. Die Verformung der beweglichen Spiralwand 69 resultiert aus den höheren Temperaturen und der Bewegung des Orbiters.The course of the
Bei noch höherer Drehzahl, beispielsweise bei einer Drehzahl der Antriebswelle von 1.800 Umdrehungen pro Minute, gemäß Zustand III bewirken die Zentrifugalkräfte, dass die bewegliche Spiralwand 69 sich der radial äußeren feststehenden Spiralwand 49 annähert, was dort zu einem sehr kleinen Radialspalt führt.At an even higher speed, for example at a speed of the drive shaft of 1,800 revolutions per minute, according to state III, the centrifugal forces cause the
Wie bereits erläutert, sitzt das Pumpengehäuse 41 auf dem Elektronikgehäuse 43 und ist motorseitig durch den Motordeckel 103 und auf der gegenüberliegenden Seite durch die Haube 105 verschlossen. Dargestellt sind zudem der Auslassflansch 78 sowie der Einlassflansch 77.As already explained, the
Die Besonderheit dieses Pumpengehäuses 41 besteht darin, dass der auch als Ansaugflansch bezeichnete Einlassflansch 77 gegenüber dem höchsten Punkt des Pumpengehäuses 41 an dieser axialen Position zurückversetzt ist. Hierdurch wird Bauhöhe eingespart. Besonders vorteilhaft ist dies insbesondere dann, wenn ein alternativer, nicht dargestellter Flansch eingesetzt wird, der von einem Winkelflansch gebildet ist.The special feature of this
Eine solche zurückversetzte Anordnung des Einlassflansches 77 ist auch bei der Scrollvakuumpumpe nach
- 1111
- feststehendes Spiralbauteil, Spiralgehäusefixed spiral component, spiral casing
- 1313
- bewegliches Spiralbauteil, Orbitermovable spiral component, orbiter
- 1515
- DrehachseAxis of rotation
- 1717
- Antriebswelledrive shaft
- 17a17a
- Schultershoulder
- 1919
- ExzenterabschnittEccentric section
- 2121
- MotorrotorMotor rotor
- 2323
- MotorstatorMotor stator
- 2525
- vordere Lagerstelle (Festlager)front bearing point (fixed bearing)
- 2727
- hintere Lagerstelle (Loslager)rear bearing point (floating bearing)
- 2929
- vorderes Wuchtgewichtfront balancing weight
- 3131
- hinteres Wuchtgewichtrear balancing weight
- 3333
- HülsenelementSleeve element
- 3535
- Wuchtabschnitt des vorderen WuchtgewichtsBalancing section of the front balancing weight
- 3636
- Bohrungdrilling
- 3737
- Öffnung des WuchtabschnittsOpening of the balancing section
- 3838
- Schraubescrew
- 3939
- Wuchtabschnitt des hinteren WuchtgewichtsBalancing section of the rear balancing weight
- 39a39a
- Bohrungdrilling
- 39b39b
- Sacklochblind hole
- 4040
- KreiszylinderabschnittCircular cylinder section
- 4141
- PumpengehäusePump housing
- 4343
- ElektronikgehäuseElectronics housing
- 43a43a
- GehäuseteilHousing part
- 43b43b
- GehäusedeckelHousing cover
- 4444
- SteckerPlug
- 4545
- ElektronikausstattungElectronic equipment
- 4747
- KühlvorsprungCooling projection
- 4949
- Spiralwand des feststehenden SpiralbauteilsSpiral wall of the fixed spiral component
- 5050
- SpiralnutSpiral groove
- 5151
- SpiralgrundSpiral ground
- 5353
- Trägercarrier
- 5555
- EintrittsöffnungEntry opening
- 5656
- Auslassventiloutlet valve
- 56a56a
- Öffnungopening
- 5757
- Auslassoutlet
- 5959
- AuslasskanalExhaust channel
- 6161
- BypasskanalBypass channel
- 61a61a
- BypassöffnungBypass opening
- 61b61b
- ÜberdruckventilPressure relief valve
- 61c61c
- Öffnungopening
- 6262
- StopfenPlug
- 6363
- BypasskanalBypass channel
- 63a63a
- BypassöffnungBypass opening
- 63b63b
- ÜberdruckventilPressure relief valve
- 63c63c
- Öffnungopening
- 6464
- Bohrungdrilling
- 6565
- axiale Auslassöffnungaxial outlet opening
- 6666
- StopfenPlug
- 6767
- Gaseinlass des PumpsystemsGas inlet of the pumping system
- 6969
- Spiralwand des beweglichen SpiralbauteilsSpiral wall of the movable spiral component
- 7070
- SpiralnutSpiral groove
- 7171
- SpiralgrundSpiral ground
- 7373
- Trägercarrier
- 7575
- DichtungselementSealing element
- 7676
- Ende der SpiralwandEnd of the spiral wall
- 7777
- Einlassflanschinlet flange
- 7878
- Auslassflanschoutlet flange
- 7979
- Gasballast-VentilGas ballast valve
- 8181
- Verschlussdeckel des Gasballast-VentilsGas ballast valve cap
- 8282
- DrehknopfRotary knob
- 8383
- zentrale Schraubecentral screw
- 8585
- Positionierelement, PositionierstiftPositioning element, positioning pin
- 8787
- DruckelementPrinting element
- 8989
- WellbalgCorrugated bellows
- 9191
- Flanschlagerflange bearing
- 9393
- Druckscheibepressure washer
- 9494
- Passscheibeshim
- 9595
- LüfterFan
- 9797
- PositionierstiftPositioning pin
- 9999
- WellfederWave spring
- 101101
- radialer Einstich als Markierungradial puncture as a marking
- 103103
- MotordeckelEngine cover
- 105105
- HaubeHood
- 107107
- FußFoot
- 109109
- HerstellungsanordnungManufacturing arrangement
- NTNT
- Nuttiefegroove depth
- NB1NB1
- Nutbreitegroove width
- NB2NB2
- Nutbreitegroove width
- WD1WD1
- Dicke der SpiralwandThickness of the spiral wall
- WD2WD2
- Dicke der SpiralwandThickness of the spiral wall
- EE
- Ebenelevel
- PP
- PumprichtungPump direction
- rr
- radiale Richtungradial direction
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP23190388.1A EP4253720A2 (en) | 2023-08-08 | 2023-08-08 | Scroll vacuum pump and scroll vacuum pump system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP23190388.1A EP4253720A2 (en) | 2023-08-08 | 2023-08-08 | Scroll vacuum pump and scroll vacuum pump system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP4253720A2 true EP4253720A2 (en) | 2023-10-04 |
Family
ID=87567462
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP23190388.1A Pending EP4253720A2 (en) | 2023-08-08 | 2023-08-08 | Scroll vacuum pump and scroll vacuum pump system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP4253720A2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3153708A1 (en) | 2015-10-06 | 2017-04-12 | Pfeiffer Vacuum Gmbh | Scroll pump and method for operating a scroll pump |
EP3617511A2 (en) | 2019-10-07 | 2020-03-04 | Pfeiffer Vacuum Gmbh | Scroll pump and method of manufacturing same |
EP3647599A2 (en) | 2019-10-07 | 2020-05-06 | Pfeiffer Vacuum Gmbh | Vacuum pump, scroll pump and method of manufacturing same |
-
2023
- 2023-08-08 EP EP23190388.1A patent/EP4253720A2/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3153708A1 (en) | 2015-10-06 | 2017-04-12 | Pfeiffer Vacuum Gmbh | Scroll pump and method for operating a scroll pump |
EP3617511A2 (en) | 2019-10-07 | 2020-03-04 | Pfeiffer Vacuum Gmbh | Scroll pump and method of manufacturing same |
EP3647599A2 (en) | 2019-10-07 | 2020-05-06 | Pfeiffer Vacuum Gmbh | Vacuum pump, scroll pump and method of manufacturing same |
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