EP4582697A1 - Vakuumpumpe - Google Patents

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Publication number
EP4582697A1
EP4582697A1 EP25175426.3A EP25175426A EP4582697A1 EP 4582697 A1 EP4582697 A1 EP 4582697A1 EP 25175426 A EP25175426 A EP 25175426A EP 4582697 A1 EP4582697 A1 EP 4582697A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bearing
transfer element
lubricant
vacuum pump
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP25175426.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Schweighöfer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pfeiffer Vacuum Technology AG
Original Assignee
Pfeiffer Vacuum Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pfeiffer Vacuum Technology AG filed Critical Pfeiffer Vacuum Technology AG
Priority to EP25175426.3A priority Critical patent/EP4582697A1/de
Publication of EP4582697A1 publication Critical patent/EP4582697A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/06—Lubrication
    • F04D29/063—Lubrication specially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/02—Multi-stage pumps
    • F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F04D19/042—Turbomolecular vacuum pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/056—Bearings
    • F04D29/059—Roller bearings

Definitions

  • upright means that the rotor's axis of rotation extends vertically and the at least one pumping stage is located above the bearing. “Lying” operation is therefore referred to when the rotor's axis of rotation extends horizontally. When “top” and “bottom” are mentioned, this refers to an upright pump.
  • rotor refers to the entirety of the rotating components of the vacuum pump. A distinction is often made between the rotor shaft on the one hand and other components attached to the rotor shaft or formed integrally with it on the other. The bearing then serves as the rotary support for the rotor shaft.
  • a felt ring is located above the bearing. This arrangement requires a comparatively large axial height, but is structurally relatively simple and enables good lubricant return when the vacuum pump is upside down.
  • the return is usually achieved via a plurality of return rods distributed around the circumference and made of a material that has a capillary effect on the respective lubricant. These return rods connect the felt ring to a lubricant reservoir in the lower area of the vacuum pump.
  • a transfer element arranged above the bearing can engage in the passage section with projections extending obliquely to the axis of rotation, i.e. with a radial component.
  • a lubricant passage formed in the passage section and leading from the bearing to the transfer element or its projections can then run obliquely to the axis of rotation.
  • the transfer element can engage the passage section over its entire circumference.
  • the transfer element can engage the passage section at several discrete locations distributed circumferentially.
  • the transfer element and the passage section can be designed such that the passage section is mechanically weakened only to a comparatively small extent to allow the engagement of the transfer element. Despite the engagement of the transfer element, a high level of mechanical stability of the passage section can be ensured, which may also ensure a high level of mechanical stability and thus a high level of rigidity of a component comprising the passage section or, as a whole, of a bearing housing accommodating the bearing.
  • the return device can comprise a plurality of return elements arranged in a circumferential direction and extending axially or with an axial component, made of a material that acts as a capillary for the lubricant.
  • the return device leads to a lubricant reservoir surrounding the lower end of the rotor.
  • Such lubricant reservoirs are generally known and can, for example, comprise a stack of discs made of felt or another material capable of storing and conveying the lubricant.
  • a passage section surrounding the bearing may be a component of a component surrounding the bearing, which component forms a bearing mount of the vacuum pump that accommodates the bearing, or is a component of such a bearing mount.
  • the component comprising the passage section may, in particular, be designed such that it also extends radially outside the passage section and, in particular, radially outside the transfer element. In particular, this component may serve to accommodate the transfer element, for example, in a front-end recess of the component. This will be discussed in more detail elsewhere.
  • the transfer element can be annular, i.e., in the form of a closed ring.
  • the transfer element can enclose an angle of less than 360°, for example, 270° or 300°. This may be necessary or advantageous if a specific angular range within the bearing area is to be used for other purposes where a closed-ring transfer element would be in the way.
  • the transfer element can be constructed in one piece or in multiple parts. For example, two partial rings of 180° each or three partial rings of 120° each can together form a closed ring in the fully assembled state. Alternatively, two partial rings of 160° each or three partial rings of 100° each can together form a partially annular transfer element in the fully assembled state, extending over an angle of 320° or 300°, respectively.
  • the liquid lubricant is preferably an oil specifically tailored to the respective bearing.
  • the bearing is, in particular, a rolling bearing, such as a ball bearing.
  • the vacuum pump is in particular a turbomolecular vacuum pump, whose pumping system comprising one or more pumping stages has a basically known design.
  • the pump can have several turbomolecular pump stages, followed by one or more Holweck pump stages.
  • the rotor includes the rotor disks of the turbomolecular pump stages, each of which has a plurality of rotor blades, and one or more Holweck hubs, as well as the Holweck sleeves of the Holweck pump stages supported by them.
  • the return device is located, in particular, on the side of the transfer element facing away from the at least one pumping stage.
  • the return device leads downwards to a lubricant reservoir surrounding the free end of the rotor.
  • the rotor bearing to be lubricated is thus located between the lubricant reservoir and the at least one pumping stage.
  • the two aspects of the invention can be combined with one another, so that the transfer element surrounds the bearing, i.e., is arranged axially at the height of the bearing, and engages in a passage section surrounding the bearing.
  • This design is characterized by the fact that, with a low axial height and high mechanical stability, the transfer element extends radially close to the bearing, thus ensuring reliable lubrication of the bearing, reliable removal of lubricant from the bearing (preventing any disruptive accumulation of lubricant), and reliable return of the lubricant, regardless of the vacuum pump's spatial orientation—i.e., whether the vacuum pump is upright, operated overhead, or positioned at an angle or horizontally.
  • passage section which is merely surrounded by the transfer element and a passage section into which the transfer element engages radially or with a radial component, i.e. embodiments relating to the passage section then relate to both aspects of the invention.
  • the transfer element, on the one hand, and a lubricant outlet of a lubricant passage for the lubricant leading to the transfer element and extending radially or with a radial component, on the other hand, are axially aligned with one another.
  • the lubricant passage may be formed in the bearing and/or extend through a passage section surrounding the bearing.
  • the Passage may comprise one or more drainage holes distributed in the circumferential direction in the bearing, which are formed in particular in an outer ring of a rolling bearing forming the bearing.
  • a lubricant outlet from the bearing can be axially aligned with a lubricant inlet of the lubricant passage formed in the passage section.
  • the lubricant passage runs radially through the bearing and through a passage section surrounding the bearing to the transfer element.
  • the lubricant passage can run in a plane perpendicular to the axis of rotation.
  • the lubricant passage can run obliquely to the axis of rotation, for example, when the transfer element is arranged above the bearing.
  • the lubricant passage can be located in a conical surface with the axis of rotation as its central axis.
  • the lubricant passage can be formed circumferentially around the axis of rotation or can comprise a plurality of discrete individual passages distributed around the axis of rotation.
  • the lubricant passage can be a circumferential slot, which is formed, for example, in a passage section surrounding the bearing. If several individual passages are present, these can be provided in the form of discrete slots or bores.
  • the slots or bores can run radially or obliquely to the axis of rotation, i.e. all individual passages can lie in a plane running perpendicular to the axis of rotation or in a conical surface having the axis of rotation as its central axis.
  • the lubricant passage prefferably has differently designed individual passages, i.e. some individual passages can be designed as slots and some individual passages as holes.
  • the transfer element can have a plurality of projections distributed in the circumferential direction, projecting radially or with a radial component inward, in particular tapering toward their free end.
  • the projections can be convexly curved, at least in the region of their free end.
  • the transfer element can, for example, according to the second aspect of the invention, engage in a passage section surrounding the bearing.
  • this is not mandatory. Even if the transfer element merely surrounds a passage section surrounding the bearing, the transfer element can have such projections pointing towards the passage section or touching the passage section.
  • no passage section is present, i.e., if the transfer element directly surrounds the bearing, in which case the projections are directed towards the bearing or touch the bearing.
  • the projections can be particularly advantageous when a lubricant passage of the passage section or the bearing has a plurality of discrete lubricant outlet openings distributed circumferentially, and the projections of the transfer element are aligned with these outlet openings in the circumferential direction. Targeted absorption of lubricant can then be achieved by means of the projections of the transfer element, in particular at least with convexly curved free ends of the projections.
  • the transfer element engages in a passage section surrounding the bearing
  • the transfer element may provide for recesses for the projections to be formed in the passage section, into which the projections of the transfer element engage.
  • intermediate sections of the passage section located between the recesses engage in spaces of the transfer element present between the projections.
  • the transfer element has an internal toothing and the passage section has an external toothing engaging with this internal toothing, wherein the teeth of the transfer element are formed by the projections and the teeth of the passage section are formed by the intermediate sections.
  • the passage section in particular, can be a component of a one-piece component that extends radially outward beyond the passage section and accommodates the transfer element, for example, in a front-end recess.
  • the passages formed in this component can extend, in particular in the axial direction, and serve to accommodate the return elements.
  • the cover element covers a frontal recess of the component which receives the transfer element.
  • a component surrounding the bearing in particular encompassing the passage section, engages over the bearing at the front end with a collar section.
  • the component can form an axial closure element by means of the collar section, in particular an axial closure element of an assembly encompassing the bearing, in particular a bearing housing.
  • the component has a front-side recess which receives the transfer element and which lies radially outside the collar section.
  • the collar portion that engages the bearing at the front end can protrude axially through an opening formed in a separate cover element that covers the component at the front end.
  • the cover element can form an upper axial closure of the assembly comprising the bearing, thereby realizing a relatively low axial height that is only increased where the collar portion that engages the bearing at the front end protrudes through the opening.
  • a component surrounding the bearing in particular encompassing the passage section, is at least approximately cup-shaped.
  • a recess accommodating the transfer element is formed on the outer side of a base section of the component. This recess surrounds a collar section of the component that overlaps the bearing at the end face.
  • Several passages distributed in the circumferential direction extend from the recess, through which return elements of the return device extend from the transfer element to a lubricant reservoir of the lubrication device that is at least partially accommodated in the component.
  • Such a component surrounding the bearing can therefore fulfill multiple functions simultaneously.
  • a component can form a component of an assembly comprising further components that accommodates the bearing, in particular a bearing housing of the vacuum pump.
  • the transfer element may be disc-shaped, i.e. the transfer element is flat in that it has an axial height that is smaller than its radial width.
  • the axial height of the transfer element may be less than half the axial height of the bearing, in particular less than one third.
  • the transfer element comprises a material or consists of a material that is capable of storing the lubricant and/or has a capillary effect.
  • the material can be designed in such a way that it can store and convey the lubricant.
  • the material can be, for example, a felt or textile material.
  • the material can be a plastic, in particular a plastic fiber.
  • the plastic can be, for example, polyester, polyimide, polyaramid, or PBO.
  • the material for the transfer element can be a sintered material. This material can be a plastic.
  • the turbomolecular vacuum pump 111 shown comprises a pump inlet 115 surrounded by an inlet flange 113, to which a recipient (not shown) can be connected in a manner known per se.
  • the gas from the recipient can be sucked out of the recipient via the pump inlet 115 and passed through the pump to a pump outlet 117.
  • a backing pump such as a rotary vane pump, can be connected.
  • turbomolecular pumps that do not have such an attached electronics housing, but are connected to external drive electronics.
  • a flooding inlet 133 On the housing 119 of the turbomolecular pump 111, a flooding inlet 133, in particular in the form of a flooding valve, is provided, via which the vacuum pump 111 can be flooded.
  • a sealing gas connection 135, which is also referred to as a purge gas connection is also arranged, via which purge gas is supplied to protect the electric motor 125 (see e.g. Fig. 3 ) can be admitted into the motor compartment 137, in which the electric motor 125 is housed in the vacuum pump 111, before the gas delivered by the pump.
  • coolant connections 139 are arranged in the lower part 121, one of which serves as an inlet and the other as an outlet for coolant, which can be fed into the vacuum pump for cooling purposes.
  • Other existing turbomolecular vacuum pumps (not shown) are operated exclusively with air cooling.
  • the lower side 141 of the vacuum pump can serve as a base, so that the vacuum pump 111 can be operated standing on the underside 141.
  • the vacuum pump 111 can also be attached to a recipient via the inlet flange 113 and thus operated in a suspended position.
  • the vacuum pump 111 can be designed so that it can also be operated when oriented in a different way than in Fig. 1 As shown.
  • Embodiments of the vacuum pump can also be realized in which the underside 141 is arranged facing sideways or upwards rather than downwards. In principle, any angle is possible.
  • Mounting holes 147 are also arranged on the underside 141, via which the pump 111 can be attached, for example, to a support surface. This is not possible with other existing turbomolecular vacuum pumps (not shown), which are particularly larger than the pump shown here.
  • a coolant line 148 is shown in which the coolant introduced and discharged via the coolant connections 139 can circulate.
  • the vacuum pump comprises several process gas pumping stages for conveying the process gas present at the pump inlet 115 to the pump outlet 117.
  • a rotor 149 is arranged in the housing 119 and has a rotor shaft 153 rotatable about a rotation axis 151.
  • the turbomolecular pump 111 comprises several turbomolecular pumping stages connected in series for pumping purposes, with several radial rotor disks 155 attached to the rotor shaft 153 and stator disks 157 arranged between the rotor disks 155 and secured in the housing 119.
  • a rotor disk 155 and an adjacent stator disk 157 each form a turbomolecular pumping stage.
  • the stator disks 157 are held at a desired axial distance from one another by spacer rings 159.
  • the vacuum pump also includes Holweck pump stages arranged radially one inside the other and connected in series for pumping efficiency.
  • Other turbomolecular vacuum pumps exist that do not have Holweck pump stages.
  • the rotor of the Holweck pump stages comprises a rotor hub 161 arranged on the rotor shaft 153 and two cylindrical-shell-shaped Holweck rotor sleeves 163, 165 attached to and supported by the rotor hub 161, which are oriented coaxially to the rotation axis 151 and nested within one another in the radial direction. Furthermore, two cylindrical-shell-shaped Holweck stator sleeves 167, 169 are provided, which are also oriented coaxially to the rotation axis 151 and nested within one another in the radial direction.
  • the pumping surfaces of the Holweck pump stages are formed by the shell surfaces, i.e. the radial inner and/or outer surfaces, of the Holweck rotor sleeves 163, 165 and the Holweck stator sleeves 167, 169.
  • the radial inner surface of the outer Holweck stator sleeve 167 lies opposite the radial outer surface of the outer Holweck rotor sleeve 163, forming a radial Holweck gap 171, and with this forms the first Holweck pumping stage following the turbomolecular pumps.
  • the radial inner surface of the outer Holweck rotor sleeve 163 lies opposite the radial outer surface of the inner Holweck stator sleeve 169, forming a radial Holweck gap 173, and with this forms a second Holweck pumping stage.
  • the radial inner surface of the inner Holweck stator sleeve 169 lies opposite the radial outer surface of the inner Holweck rotor sleeve 165, forming a radial Holweck gap 175, and with this forms the third Holweck pumping stage.
  • a radially extending channel can be provided, via which the radially outer Holweck gap 171 is connected to the central Holweck gap 173.
  • a radially extending channel can be provided, via which the central Holweck gap 173 is connected to the radially inner Holweck gap 175. This connects the nested Holweck pump stages in series.
  • a connecting channel 179 to the outlet 117 can also be provided at the lower end of the radially inner Holweck rotor sleeve 165.
  • the above-mentioned pump-active surfaces of the Holweck stator sleeves 167, 169 each have a plurality of Holweck grooves extending spirally around the rotation axis 151 in the axial direction, while the opposite lateral surfaces of the Holweck rotor sleeves 163, 165 are smooth and propel the gas in the Holweck grooves for operating the vacuum pump 111.
  • a rolling bearing 181 is provided in the area of the pump outlet 117 and a permanent magnet bearing 183 is provided in the area of the pump inlet 115.
  • a conical spray nut 185 with an outer diameter increasing toward the rolling bearing 181 is provided on the rotor shaft 153.
  • the spray nut 185 is in sliding contact with at least one wiper of a fluid reservoir.
  • a spray screw can be provided instead of a spray nut. Since different designs are thus possible, the term "spray tip" is also used in this context.
  • the operating fluid reservoir comprises several stacked absorbent discs 187 which are impregnated with an operating fluid for the rolling bearing 181, e.g. with a lubricant.
  • the operating fluid is transferred by capillary action from the operating fluid reservoir via the wiper to the rotating injection nut 185.
  • the rolling bearing 181 and the operating fluid reservoir are enclosed in the vacuum pump by a trough-shaped insert 189 and the bearing cover 145.
  • the permanent magnet bearing 183 comprises a rotor-side bearing half 191 and a stator-side bearing half 193, each comprising a ring stack of several permanent magnet rings 195, 197 stacked one on top of the other in the axial direction.
  • the ring magnets 195, 197 are arranged opposite one another, forming a radial bearing gap 199, with the rotor-side ring magnets 195 being arranged radially outward and the stator-side ring magnets 197 being arranged radially inward.
  • the magnetic field present in the bearing gap 199 creates magnetic repulsion forces between the ring magnets 195, 197, which effect a radial bearing of the rotor shaft 153.
  • the rotor-side ring magnets 195 are supported by a support section 201 of the rotor shaft 153, which radially surrounds the ring magnets 195 on the outside.
  • the stator-side ring magnets 197 are supported by a stator-side support section 203, which extends through the ring magnets 197 and is suspended from radial struts 205 of the housing 119.
  • the rotor-side ring magnets 195 are fixed parallel to the rotation axis 151 by a cover element 207 coupled to the support section 201.
  • the stator-side ring magnets 197 are fixed parallel to the rotation axis 151 in one direction by a fastening ring 209 connected to the support section 203 and a fastening ring 211 connected to the support section 203.
  • a disc spring 213 may also be provided between the fastening ring 211 and the ring magnets 197.
  • an emergency or backup bearing 215 which runs idle without contact during normal operation of the vacuum pump 111 and only engages upon excessive radial deflection of the rotor 149 relative to the stator, forming a radial stop for the rotor 149 to prevent collision of the rotor-side structures with the stator-side structures.
  • the backup bearing 215 is designed as an unlubricated roller bearing and forms a radial gap with the rotor 149 and/or the stator, causing the backup bearing 215 to be disengaged during normal pumping operation.
  • the radial deflection at which the backup bearing 215 engages is large enough so that the backup bearing 215 does not engage during normal operation of the vacuum pump, and at the same time small enough so that collision of the rotor-side structures with the stator-side structures is prevented under all circumstances.
  • the vacuum pump 111 comprises the electric motor 125 for rotating the rotor 149.
  • the armature of the electric motor 125 is formed by the rotor 149, whose rotor shaft 153 extends through the motor stator 217.
  • a permanent magnet arrangement can be arranged radially on the outside or embedded in the portion of the rotor shaft 153 extending through the motor stator 217.
  • an intermediate space 219 is arranged, which comprises a radial motor gap, via which the motor stator 217 and the permanent magnet arrangement can magnetically influence each other to transmit the drive torque.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularvakuumpumpe, mit zumindest einer Pumpstufe, die einen Stator und einen im Betrieb relativ zum Stator um eine Drehachse rotierenden Rotor umfasst, einem Lager, insbesondere Wälzlager, für den Rotor, und einer Schmiereinrichtung zum Schmieren des Lagers mit einem flüssigen Schmiermittel, wobei die Schmiereinrichtung ein um die Drehachse herum verlaufendes, ring- oder teilringförmiges Transferelement umfasst, das vom Lager kommendes Schmiermittel aufnimmt und an eine Rückführeinrichtung der Schmiereinrichtung abgibt, wobei das Transferelement das Lager umgibt und/oder wobei das Transferelement in einen das Lager umgebenden Durchlassabschnitt, durch den hindurch Schmiermittel vom Lager zum Transferelement gelangen kann, radial oder mit einer radialen Komponente eingreift.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularvakuumpumpe, mit zumindest einer Pumpstufe, die einen Stator und einen im Betrieb relativ zum Stator um eine Drehachse rotierenden Rotor umfasst, einem Lager, insbesondere Wälzlager, für den Rotor, und einer Schmiereinrichtung zum Schmieren des Lagers mit einem flüssigen Schmiermittel, wobei die Schmiereinrichtung ein um die Drehachse herum verlaufendes, ring- oder teilringförmiges Transferelement umfasst, das vom Lager kommendes Schmiermittel aufnimmt und an eine Rückführeinrichtung der Schmiereinrichtung abgibt.
  • Derartige Vakuumpumpen sind grundsätzlich bekannt, z.B. aus EP 3 597 926 A1 und aus EP 3 106 691 A1 . Das beispielsweise als Filzring ausgebildete Transferelement dient dazu, vom Lager kommendes Schmiermittel aufzunehmen, wenn die Vakuumpumpe auf dem Kopf steht. Viele Vakuumpumpen sind grundsätzlich alllagenfähig, d.h. können sowohl aufrechtstehend, auf dem Kopf stehend als auch in Schrägstellung und insbesondere auf der Seite liegend betrieben werden. Die Alllagenfähigkeit erhöht die Anforderungen an die Schmierung des Lagers. Die Zufuhr des Schmiermittels erfolgt zum Beispiel über einen konischen Abschnitt des Rotors und ist unabhängig von der Orientierung der Vakuumpumpe im Raum. Das Abführen des Schmiermittels aus dem Lager erfordert dagegen spezielle Maßnahmen, wenn die Vakuumpumpe nicht ausschließlich aufrechtstehend betrieben werden soll. Das Abführen des Schmiermittels ist wichtig, um eine Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit des Lagers insbesondere durch Schmiermittelansammlungen im und am Lager zu vermeiden.
  • Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung bedeutet "aufrechtstehend", dass die Drehachse des Rotors sich vertikal erstreckt und die zumindest eine Pumpstufe sich oberhalb des Lagers befindet. Von einem "liegenden" Betrieb ist folglich die Rede, wenn sich die Rotordrehachse horizontal erstreckt. Wenn von "oben" und "unten" die Rede ist, dann bezieht sich dies auf eine aufrechtstehende Pumpe.
  • Mit dem "Rotor" ist die Gesamtheit der rotierenden Komponenten der Vakuumpumpe gemeint. Häufig wird begrifflich zwischen der Rotorwelle einerseits und anderen, an der Rotorwelle angebrachten oder einstückig mit dieser ausgebildeten Komponenten andererseits unterschieden. Das Lager dient dann zur Drehlagerung der Rotorwelle.
  • Häufig wird für eine das Lager aufnehmende und insbesondere das Lager radial und axial stützende Baugruppe der Begriff "Lagerfassung" verwendet. Die zur Schmiereinrichtung gehörenden Komponenten werden meist zur Lagerfassung gezählt.
  • Bei bekannten Schmiereinrichtungen von Vakuumpumpen befindet sich ein Filzring oberhalb des Lagers. Diese Anordnung bedingt eine vergleichsweise große axiale Bauhöhe, ist aber konstruktiv relativ einfach und ermöglicht eine gute Schmiermittelrückführung bei auf dem Kopf stehender Vakuumpumpe. Die Rückführung erfolgt meist über eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilten Rückführstäben aus einem für das jeweilige Schmiermittel kapillar wirkenden Material. Diese Rückführstäbe verbinden den Filzring mit einem Schmiermittelspeicher im unteren Bereich der Vakuumpumpe. Derartige oberhalb des Lagers angeordnete Filzringe sind jedoch häufig im Hinblick auf eine Schmiermittelrückführung dann nutzlos, wenn die Pumpe liegend betrieben wird, da bei einer solchen Orientierung allenfalls eine geringe Menge von Schmiermittel, die aufgrund der Schwerkraft lediglich zu einem oder zwei unten liegenden Rückführstäben gelangen kann, über diese in den Schmiermittelspeicher zurückgeführt werden kann.
  • Aus der vorstehend genannten EP 3 597 926 A1 (Fig. 12 und 14) ist eine Schmiereinrichtung bekannt, bei der ein Filzring in einem oberhalb des Lagers positionierten Bauteil angeordnet ist, das mit einem weiteren, das Lager umgebenden Bauteil einen Ringspalt bildet, über den Schmiermittel vom Lager zum Filzring gelangen kann. Eine Schmiermittelrückführung ist hier auch bei auf der Seite liegender Vakuumpumpe möglich. Diese Anordnung bedingt allerdings wiederum eine vergleichsweise große axiale Bauhöhe und eine relativ große Anzahl von Bauteilen, da das Schmiermittel durch den erwähnten Radialspalt zwischen den beiden axial übereinanderliegenden Bauteilen zum Filzring gelangen muss.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vakuumpumpe der eingangs genannten Art hinsichtlich der Schmiereinrichtung und insbesondere des Rückführens von Schmiermittel dahingehend zu verbessern, dass bei beliebiger Orientierung der Vakuumpumpe im Raum das Schmiermittel zuverlässig vom Lager abgeführt und einer Rückführeinrichtung zugeführt werden kann, wobei die das Lager und die Schmiereinrichtung aufnehmende Baugruppe eine möglichst geringe axiale Bauhöhe aufweisen soll.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass das Transferelement das Lager umgibt. Bezogen auf die durch die Drehachse des Rotors definierte Axialrichtung befindet sich das Transferelement somit nicht oberhalb des Lagers, sondern auf der Höhe des Lagers. Dabei können das Transferelement und das Lager einander überlappen, so dass das Transferelement mit einem Teil seiner axialen Höhe das Lager umgibt. Alternativ kann das Transferelement über seine gesamte axiale Höhe das Lager umgeben, d.h. das Lager steht auf beiden Seiten über das Transferelement hinaus vor.
  • Indem das Transferelement gemäß diesem ersten Aspekt der Erfindung das Lager umgibt, kann das Transferelement in radialer Richtung nahe an das Lager heranreichen. Folglich kann hierdurch das Schmiermittel vom Lager in radialer Richtung und somit auf dem kürzesten Wege zum Transferelement gelangen. Außerdem wird durch das das Lager umgebende Transferelement axiale Bauhöhe eingespart, da es nicht erforderlich ist, das Transferelement oberhalb des Lagers anzuordnen.
  • Gemäß diesem ersten Aspekt der Erfindung kann das Transferelement das Lager unmittelbar umgeben, d.h. in radialer Richtung befindet sich zwischen dem Lager und dem Transferelement kein weiteres Bauteil. Zwischen Lager und Transferelement kann ein radialer Zwischenraum vorhanden sein. Alternativ kann das Transferelement das Lager berühren, insbesondere einen Außenring eines als Wälzlager ausgebildeten Lagers. Dabei kann das Transferelement mit seinem gesamten Umfang das Lager berühren. Alternativ kann das Transferelement das Lager an mehreren diskreten, in Umfangsrichtung verteilten Stellen berühren.
  • Gemäß einer anderen Weiterbildung des ersten Aspektes der Erfindung kann in radialer Richtung zwischen dem Lager und dem Transferelement ein Bauteil vorhanden sein, das ein- oder mehrteilig ausgebildet ist. Dieses Bauteil kann als ein Durchlassabschnitt ausgebildet sein oder einen Durchlassabschnitt umfassen, durch den hindurch Schmiermittel vom Lager zum Transferelement gelangen kann. Das Transferelement umgibt hierbei dieses, d.h. das Transferelement umgibt das Lager nicht unmittelbar, sondern mittelbar über das Bauteil. Auch bei dieser Weiterbildung kann zwischen Transferelement und Bauteil ein radialer Zwischenraum vorhanden sein. Alternativ kann das Transferelement das Bauteil berühren, entweder über seinen gesamten Umfang oder an mehreren diskreten, in Umfangsrichtung verteilten Stellen.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass das Transferelement in einen das Lager umgebenden Durchlassabschnitt, durch den hindurch Schmiermittel vom Lager zum Transferelement gelangen kann, radial oder mit einer radialen Komponente eingreift.
  • Bei diesem zweiten Aspekt der Erfindung kann das Transferelement das Lager umgeben, also axial auf der Höhe des Lagers angeordnet sein, wobei sich zwischen dem Transferelement und dem Lager der Durchlassabschnitt befindet. Alternativ kann das Transferelement axial außerhalb, also oberhalb oder unterhalb, des Lagers angeordnet sein. Unabhängig davon, ob das Transferelement das Lager umgibt oder sich axial außerhalb des Lagers befindet, kann durch das Eingreifen des Transferelements in den das Lager umgebenden Durchlassabschnitt erreicht werden, dass das Transferelement näher an das Lager heranreicht als ohne einen solchen Eingriff. Das Schmiermittel kann so auf vergleichsweise kurzem Wege vom Lager zum Transferelement gelangen.
  • Wenn das Transferelement das Lager umgibt, also axial auf der Höhe des Lagers angeordnet ist, kann das Schmiermittel auf kürzestem Wege in radialer Richtung durch den Durchlassabschnitt hindurch zum Transferelement gelangen. Auch bei oberhalb oder unterhalb, also axial außerhalb, des Lagers angeordnetem Transferelement kann erreicht werden, dass der Weg, den das Schmiermittel vom Lager zum Transferelement zurücklegen muss, beispielsweise auf geradem Wege schräg zur Drehachse, aufgrund des Eingreifens des Transferelements in den Durchlassabschnitt kürzer ist als ohne ein solches Eingreifen. Das Eingreifen in den Durchlassabschnitt kann axial außerhalb des Lagers oder auf der Höhe des Lagers erfolgen. Ein z.B. oberhalb des Lagers angeordnetes Transferelement kann mit sich schräg zur Drehachse, also mit einer radialen Komponente, erstreckenden Vorsprüngen in den Durchlassabschnitt eingreifen. Ein im Durchlassabschnitt ausgebildeter, vom Lager zum Transferelement bzw. dessen Vorsprüngen führender Schmiermitteldurchgang kann dann schräg zur Drehachse verlaufen.
  • Wenn der Schmiermitteldurchgang als umlaufender Schlitz ausgebildet ist, liegt dieser dann in einer die Drehachse als Mittelachse aufweisenden Konusfläche.
  • Bei diesem zweiten Aspekt der Erfindung kann das Transferelement über seinen gesamten Umfang in den Durchlassabschnitt eingreifen. Alternativ kann das Transferelement an mehreren diskreten, in Umfangsrichtung verteilten Stellen in den Durchlassabschnitt eingreifen.
  • Das Transferelement und der Durchlassabschnitt können derart ausgebildet werden, dass der Durchlassabschnitt - um das Eingreifen des Transferelements zu ermöglichen - lediglich in einem vergleichsweise geringen Ausmaß mechanisch geschwächt wird. Trotz des Eingreifens des Transferelements kann eine hohe mechanische Stabilität des Durchlassabschnitts gewährleistet werden, womit gegebenenfalls auch eine hohe mechanische Stabilität und somit eine hohe Steifigkeit eines den Durchlassabschnitt umfassenden Bauteils bzw. insgesamt einer das Lager aufnehmenden Lagerfassung sichergestellt ist.
  • Die Rückführeinrichtung kann eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilt angeordneten, sich axial oder mit einer axialen Komponente erstreckenden Rückführelementen aus einem für das Schmiermittel kapillar wirkenden Material umfassen. Insbesondere führt die Rückführeinrichtung zu einem das untere Ende des Rotors umgebenden Schmiermittelspeicher. Derartige Schmiermittelspeicher sind grundsätzlich bekannt und können beispielsweise einen Stapel von Scheiben umfassen, die aus einem Filz oder einem anderen Material bestehen, das in der Lage ist, das Schmiermittel zu speichern und zu fördern.
  • Wenn ein das Lager umgebender Durchlassabschnitt vorhanden ist, dann kann dieser unabhängig davon, ob das Transferelement gemäß einer möglichen Ausgestaltung des ersten Aspekts der Erfindung den Durchlassabschnitt lediglich umgibt oder gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung in den Durchlassabschnitt eingreift, ein Bestandteil eines das Lager umgebenden Bauteils sein, das eine das Lager aufnehmende Lagerfassung der Vakuumpumpe bildet oder ein Bestandteil einer solchen Lagerfassung ist. Das den Durchlassabschnitt umfassende Bauteil kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass es sich auch radial außerhalb des Durchlassabschnitts und insbesondere radial außerhalb des Transferelements erstreckt. Insbesondere kann dieses Bauteil dazu dienen, das Transferelement aufzunehmen, beispielsweise in einer stirnseitigen Vertiefung des Bauteils. Hierauf wird an anderer Stelle näher eingegangen.
  • Das Transferelement kann ringförmig ausgebildet sein, d.h. in Form eines geschlossenen Rings vorliegen. Alternativ kann das Transferelement einen Winkel von weniger als 360° umschließen, beispielsweise von 270° oder 300°. Dies kann erforderlich oder vorteilhaft sein, wenn im Bereich des Lagers ein bestimmter Winkelbereich für andere Zwecke genutzt werden soll, bei denen ein als geschlossener Ring vorliegendes Transferelement im Wege wäre.
  • Das Transferelement kann einstückig oder mehrteilig ausgebildet sein. Beispielsweise können zwei Teilringe von jeweils 180° oder drei Teilringe von jeweils 120° im fertig montierten Zustand gemeinsam einen geschlossenen Ring bilden. Alternativ können z.B. zwei Teilringe von jeweils 160° oder drei Teilringe von jeweils 100° im fertig montierten Zustand gemeinsam ein teilringförmiges Transferelement bilden, das sich über einen Winkel von 320° bzw. 300° erstreckt.
  • Bei dem flüssigen Schmiermittel handelt es sich bevorzugt um ein Öl, das insbesondere auf das jeweilige Lager abgestimmt ist. Bei dem Lager handelt es sich insbesondere um ein Wälzlager, beispielsweise um ein Kugellager.
  • Bei der Vakuumpumpe handelt es sich insbesondere um eine Turbomolekularvakuumpumpe, deren eine oder mehrere Pumpstufen umfassendes Pumpsystem einen grundsätzlich bekannten Aufbau aufweist. So kann die Pumpe z.B. eine oder mehrere Turbomolekularpumpstufen aufweisen, an die sich eine oder mehrere Holweckpumpstufen anschließen. Dabei gehören zu dem Rotor die jeweils eine Mehrzahl von Rotorschaufeln aufweisenden Rotorscheiben der Turbomolekularpumpstufen und die eine oder mehrere Holwecknaben sowie die von diesen getragenen Holweckhülsen der Holweckpumpstufen.
  • Bezogen auf die axiale Richtung befindet sich die Rückführeinrichtung insbesondere auf der von der zumindest einen Pumpstufe abgewandten Seite des Transferelements. Insbesondere führt die Rückführeinrichtung nach unten zu einem Schmiermittelspeicher, der das freie Ende des Rotors umgibt. Das zu schmierende Lager des Rotors befindet sich folglich zwischen dem Schmiermittelspeicher und der zumindest einen Pumpstufe.
  • Die beiden erfindungsgemäßen Aspekte können miteinander kombiniert werden, so dass das Transferelement das Lager umgibt, also axial in der Höhe des Lagers angeordnet ist, und in einen das Lager umgebenden Durchlassabschnitt eingreift. Diese Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass bei geringer axialer Bauhöhe und hoher mechanischer Stabilität das Transferelement in radialer Richtung nahe an das Lager heranreicht, so dass ein zuverlässiges Schmieren des Lagers, ein zuverlässiges Abführen von Schmiermittel aus dem Lager, so dass keine störenden Schmiermittelansammlungen entstehen, sowie ein zuverlässiges Zurückführen des Schmiermittels gewährleistet sind, und zwar bei jeder beliebigen Orientierung der Vakuumpumpe im Raum, d.h. sowohl bei aufrechtstehender Vakuumpumpe, bei Überkopfbetrieb der Vakuumpumpe als auch bei schrägstehender oder liegender Vakuumpumpe.
  • Grundsätzlich gilt jeder dieser Vorteile auch für die beiden erfindungsgemäßen Aspekte jeweils für sich genommen.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind auch in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung angegeben.
  • Wenn im Zusammenhang mit dem das Lager umgebenden Durchlassabschnitt nichts anderes erwähnt ist, dann ist hierunter sowohl ein Durchlassabschnitt, der von dem Transferelement lediglich umgeben ist, als auch ein Durchlassabschnitt zu verstehen, in den das Transferelement radial oder mit einer radialen Komponente eingreift, d.h. den Durchlassabschnitt betreffende Ausführungen beziehen sich dann auf beide erfindungsgemäßen Aspekte.
  • In dem Lager und/oder in einem das Lager umgebenden Durchlassabschnitt kann zumindest ein Schmiermitteldurchgang für das Schmiermittel ausgebildet sein. Mittels eines derartigen Durchgangs kann das Schmiermittel auf definierte Weise aus dem Lager abgeführt werden.
  • Gemäß einigen Weiterbildungen kann vorgesehen sein, dass das Transferelement einerseits und ein Schmiermittelaustritt eines zum Transferelement führenden, sich radial oder mit einer radialen Komponente erstreckenden Schmiermitteldurchgangs für das Schmiermittel andererseits axial miteinander ausgerichtet sind.
  • Mit anderen Worten liegt der Schmiermittelaustritt in einer senkrecht zur Drehachse verlaufenden Ebene, die das Transferelement schneidet. Hierdurch kann das Schmiermittel direkt zum Transferelement gelangen.
  • Der Schmiermitteldurchgang kann im Lager ausgebildet sein und/oder durch einen das Lager umgebenden Durchlassabschnitt hindurch verlaufen.
  • Insbesondere dann, wenn das Transferelement das Lager unmittelbar umgibt, d.h. wenn kein Durchlassabschnitt zwischen Lager und Transferelement vorgesehen ist, kann der Durchgang nur im Lager ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Durchgang eine oder mehrere in Umfangsrichtung verteilte Abflussbohrungen im Lager umfassen, die insbesondere in einem Außenring eines das Lager bildenden Wälzlagers ausgebildet sind.
  • Wenn zwischen Lager und Transferelement ein Durchlassabschnitt vorhanden ist, dann kann ein Schmiermittelaustritt aus dem Lager mit einem Schmiermitteleintritt des im Durchlassabschnitt ausgebildeten Schmiermitteldurchgangs axial ausgerichtet sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung verläuft der Schmiermitteldurchgang in radialer Richtung durch das Lager und durch einen das Lager umgebenden Durchlassabschnitt zum Transferelement.
  • Insbesondere in Abhängigkeit von der axialen Position des Transferelements bezüglich des Lagers kann der Schmiermitteldurchgang in einer Ebene verlaufen, die senkrecht zur Drehachse verläuft. Der Schmiermitteldurchgang kann alternativ schräg zur Drehachse verlaufen, beispielsweise dann, wenn das Transferelement oberhalb des Lagers angeordnet ist. In diesem Fall kann der Schmiermitteldurchgang in einer die Drehachse als Mittelachse aufweisenden Konusfläche liegen.
  • Gemäß einigen Weiterbildungen kann der Schmiermitteldurchgang um die Drehachse umlaufend ausgebildet sein oder eine Mehrzahl von diskreten, um die Drehachse verteilten Einzeldurchgängen umfassen. Beispielsweise kann der Schmiermitteldurchgang ein umlaufender Schlitz sein, der z.B. in einem das Lager umgebenden Durchlassabschnitt ausgebildet ist. Wenn mehrere Einzeldurchgänge vorhanden sind, dann können diese in Form von diskreten Schlitzen oder Bohrungen vorgesehen sein. Die Schlitze bzw. Bohrungen können radial oder schräg zur Drehachse verlaufen, d.h. alle Einzeldurchgänge können in einer senkrecht zur Drehachse verlaufenden Ebene oder in einer die Drehachse als Mittelachse aufweisenden Konusfläche liegen.
  • Es ist auch möglich, dass der Schmiermitteldurchgang unterschiedlich gestaltete Einzeldurchgänge aufweist, d.h. einige Einzeldurchgängen können als Schlitze und einige Einzeldurchgänge als Bohrungen ausgebildet sein.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Transferelement eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilten, radial oder mit einer radialen Komponente nach innen vorstehenden, insbesondere sich zu ihrem freien Ende hin verjüngenden, Vorsprüngen aufweisen. Die Vorsprünge können zumindest im Bereich ihres freien Endes konvex gekrümmt sein.
  • Mit derartigen Vorsprüngen kann das Transferelement beispielsweise gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung in einen das Lager umgebenden Durchlassabschnitt eingreifen. Dies ist jedoch nicht zwingend. Auch dann, wenn das Transferelement einen das Lager umgebenden Durchlassabschnitt lediglich umgibt, kann das Transferelement derartige, hin zum Durchlassabschnitt weisende oder den Durchlassabschnitt berührende Vorsprünge aufweisen. Eine solche Ausgestaltung ist auch dann möglich, wenn kein Durchlassabschnitt vorhanden ist, also wenn das Transferelement das Lager unmittelbar umgibt, wobei dann die Vorsprünge auf das Lager zu gerichtet sind oder das Lager berühren.
  • Die Vorsprünge können dann besonders vorteilhaft sein, wenn ein Schmiermitteldurchgang des Durchlassabschnitts bzw. des Lagers eine Mehrzahl von diskret in Umfangsrichtung verteilten Schmiermittelaustrittsöffnungen aufweist und die Vorsprünge des Transferelements in Umfangsrichtung mit diesen Austrittsöffnungen ausgerichtet sind. Es kann dann eine gezielte Aufnahme von Schmiermittel mittels der Vorsprünge des Transferelements erfolgen, insbesondere zumindest mit konvex gekrümmten freien Enden der Vorsprünge.
  • Wenn gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung das Transferelement in einen das Lager umgebenden Durchlassabschnitt eingreift, dann kann gemäß einigen Weiterbildungen vorgesehen sein, dass in dem Durchlassabschnitt Aussparungen für die Vorsprünge ausgebildet sind, in welche das Transferelement mit seinen Vorsprüngen eingreift. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass zwischen den Aussparungen stehende Zwischenabschnitte des Durchlassabschnitts in zwischen den Vorsprüngen vorhandene Zwischenräume des Transferelements eingreifen.
  • Anders ausgedrückt weist bei einer derartigen Ausgestaltung das Transferelement eine Innenverzahnung und der Durchlassabschnitt eine mit dieser Innenverzahnung in Eingriff stehende Außenverzahnung auf, wobei die Zähne des Transferelements von den Vorsprüngen und die Zähne des Durchlassabschnitts von den Zwischenabschnitten gebildet sind.
  • Eine derartige Verzahnung zwischen Transferelement und Durchlassabschnitt gewährleistet trotz des Eingreifens des Transferelements eine hohe mechanische Stabilität des Durchlassabschnitts und stellt gleichzeitig sicher, dass das Transferelement mit seinen Vorsprüngen vergleichsweise nahe an das Lager heranreichen kann, um auf diese Weise lange Wege für das vom Lager kommende Schmiermittel zu vermeiden.
  • Gemäß einigen Weiterbildungen können die Vorsprünge und die Aussparungen zumindest im Wesentlichen komplementär zueinander ausgebildet sein. Hierdurch kann das Schmiermittel zu den Vorsprüngen jeweils über deren gesamten Umfang gelangen.
  • Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass ein im Durchlassabschnitt ausgebildeter Schmiermitteldurchgang ausschließlich in die Aussparungen mündet. Hierdurch kann erreicht werden, dass das Schmiermittel ausschließlich zu den Vorsprüngen gelangt. Dies kann herstellungstechnisch besonders einfach erreicht werden, wenn der Schmiermitteldurchgang ein umlaufender, sich von innerhalb des Durchlassabschnitts radial oder mit einer radialen Komponente nach außen erstreckender Schlitz ist, der so bemessen ist, dass er in die Aussparungen mündet, aber innerhalb von zwischen den Aussparungen stehenden Zwischenabschnitten endet. Mit anderen Worten ist der Durchlassabschnitt hierbei von innen eingeschnitten, aber nicht vollständig durchtrennt. Hierdurch ist es herstellungstechnisch besonders einfach möglich, das Abführen von Schmiermittel aus dem Lager mittels eines einstückigen Durchlassabschnitts bzw. mittels eines den Durchlassabschnitt umfassenden einstückigen Bauteils zu realisieren, wodurch nicht nur ein zuverlässiges Abführen von Schmiermittel, sondern auch eine hohe mechanische Stabilität gewährleistet ist.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Rückführeinrichtung eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilt angeordneten, insbesondere sich axial oder mit einer axialen Komponente erstreckenden, Rückführelementen umfassen, die mit dem Transferelement an diskreten, um die Drehachse verteilten Stellen in Kontakt stehen.
  • Die Rückführelemente können beispielsweise in Form von Stäben vorgesehen sein.
  • Die Rückführelemente sind insbesondere aus einem Material hergestellt, das für das Schmiermittel kapillar wirksam ist. Zum Beispiel bestehen die Rückführelement aus einem porösen Polyethylen (auch als Poroplast bezeichnet). Es können aber auch andere Materialen für die Rückführelemente verwendet werden.
  • Die Rückführelemente können mit Vorsprüngen des Transferelements in Kontakt stehen, mit denen das Transferelement in einen das Lager umgebenden Durchlassabschnitt eingreift. Über die Kontaktstellen z.B. jeweils zwischen der Unterseite eines Vorsprungs des Transferelements und der oberen Stirnseite eines Rückführelements kann ein Abführen von Schmiermittel, das zuvor vom Transferelement aufgenommen worden ist, in das jeweilige Rückführelement erfolgen.
  • Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass sich die Rückführelemente ausgehend von dem Transferelement durch ein das Lager umgebendes, insbesondere den Durchlassabschnitt umfassendes, Bauteil hindurch erstrecken.
  • Wie vorstehend in einem anderen Zusammenhang bereits erwähnt, kann insbesondere der Durchlassabschnitt ein Bestandteil eines einstückigen Bauteils sein, das sich über den Durchlassabschnitt hinaus radial nach außen erstreckt und das Transferelement beispielsweise in einer stirnseitigen Vertiefung aufnimmt. Ausgehend von der Vertiefung können sich in diesem Bauteil ausgebildete Durchgänge insbesondere in axialer Richtung erstrecken, die dazu dienen, die Rückführelemente aufzunehmen.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Transferelement, insbesondere vollständig, in eine stirnseitige Vertiefung eines das Lager umgebenden, insbesondere den Durchlassabschnitt umfassenden, Bauteils aufgenommen ist.
  • Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass das Transferelement und die Vertiefung zumindest im Wesentlichen komplementär zueinander ausgebildet sind.
  • Des Weiteren kann gemäß einigen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein, dass ein das Lager umgebendes, insbesondere den Durchlassabschnitt umfassendes, Bauteil stirnseitig von einem separaten Abdeckelement abgedeckt ist.
  • Dabei kann vorgesehen sein, dass das Abdeckelement eine das Transferelement aufnehmende stirnseitige Vertiefung des Bauteils abdeckt.
  • Das Abdeckelement kann einen Abdeckabschnitt aufweisen, der eine kleinere axiale Höhe aufweist als das Transferelement. Durch ein Abdeckelement mit einem derart relativ dünnen Abdeckabschnitt kann axiale Bauhöhe eingespart werden.
  • Das Abdeckelement kann deckelförmig ausgebildet sein und mit einem Randabschnitt das Bauteil außen übergreifen.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Abdeckelement und das Bauteil miteinander verpresst sind. Hierdurch ist es insbesondere nicht erforderlich, das Abdeckelement und das Bauteil miteinander zu verschrauben. Ein Verschrauben würde zusätzliche axiale Bauhöhe zur Ausbildung eines Schraubgewindes erfordern, was durch das das gemäß dieser Weiterbildung vorgesehene Verpressen eingespart werden kann.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein das Lager umgebendes, insbesondere den Durchgangsabschnitt umfassendes und das Transferelement aufnehmendes, Bauteil einstückig ausgebildet ist. Ein solches Bauteil kann eine das Lager aufnehmende Lagerfassung oder eine Komponente einer solchen Lagerfassung bilden.
  • Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass ein das Lager umgebendes, insbesondere den Durchlassabschnitt umfassendes, Bauteil das Lager mit einem Kragenabschnitt stirnseitig übergreift. Auf diese Weise kann das Bauteil mittels des Kragenabschnitts ein axiales Abschlusselement bilden, insbesondere ein axiales Abschlusselement einer das Lager umfassenden Baugruppe, insbesondere einer Lagerfassung.
  • Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Bauteil eine stirnseitige, das Transferelement aufnehmende Vertiefung aufweist, die radial außerhalb des Kragenabschnitts liegt.
  • Ferner kann gemäß einigen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein, dass der das Lager stirnseitig übergreifende Kragenabschnitt axial durch eine Öffnung hindurch vorsteht, die in einem separaten, das Bauteil stirnseitig abdeckenden Abdeckelement ausgebildet ist. Das Abdeckelement kann einen oberen axialen Abschluss der das Lager umfassenden Baugruppe bilden, wodurch eine relativ geringe axiale Bauhöhe realisiert werden kann, die nur dort erhöht ist, wo der Kragenabschnitt, der das Lager stirnseitig umgreift, durch die Öffnung hindurch vorsteht.
  • Gemäß einigen Weiterbildungen der Erfindung ist ein das Lager umgebendes, insbesondere den Durchlassabschnitt umfassendes, Bauteil zumindest näherungsweise becherförmig ausgebildet. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass an der Außenseite eines Bodenabschnitts des Bauteils eine das Transferelement aufnehmende Vertiefung ausgebildet ist, die einen das Lager stirnseitig übergreifenden Kragenabschnitt des Bauteils umgibt und von der mehrere in Umfangsrichtung verteilte Durchgänge ausgehen, durch die hindurch sich Rückführelemente der Rückführeinrichtung von dem Transferelement zu einem zumindest teilweise in das Bauteil aufgenommenen Schmiermittelspeicher der Schmiereinrichtung erstrecken.
  • Ein solches das Lager umgebendes Bauteil kann folglich eine Mehrzahl von Funktionen gleichzeitig erfüllen. Insbesondere kann ein solches Bauteil einen Bestandteil einer weitere Bauteile umfassenden, das Lager aufnehmenden Baugruppe bilden, insbesondere einer Lagerfassung der Vakuumpumpe.
  • Gemäß einigen Ausführungen kann das Transferelement scheibenförmig ausgebildet sein, d.h. das Transferelement ist insofern flach, als es eine axiale Höhe besitzt, die kleiner ist als seine radiale Breite.
  • Die axiale Höhe des Transferelements kann weniger als die Hälfte der axialen Höhe des Lagers betragen, insbesondere weniger als ein Drittel.
  • Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Transferelement ein Material umfasst oder aus einem Material besteht, das bezüglich des Schmiermittels speicherfähig und/oder kapillar wirkend ist.
  • Insbesondere kann das Material derart ausgebildet sein, dass es das Schmiermittel speichern und fördern kann.
  • Bei dem Material kann es sich beispielsweise um ein Filz- oder Textilmaterial handeln. Das Material kann ein Kunststoff, insbesondere eine Kunststofffaser, sein. Bei dem Kunststoff kann es sich beispielsweise um Polyester, Polyimid, Polyaramid oder PBO handeln.
  • Das Material für das Transferelement kann ein gesinterter Werkstoff sein. Dieser Werkstoff kann ein Kunststoff sein.
  • Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht einer aus dem Stand der Technik bekannten Turbomolekularpumpe,
    Fig. 2
    eine Ansicht der Unterseite der Turbomolekularpumpe von Fig. 1,
    Fig. 3
    einen Querschnitt der Turbomolekularpumpe längs der in Fig. 2 gezeigten Schnittlinie A-A,
    Fig. 4
    eine Querschnittsansicht der Turbomolekularpumpe längs der in Fig. 2 gezeigten Schnittlinie B-B,
    Fig. 5
    eine Querschnittsansicht der Turbomolekularpumpe längs der in Fig. 2 gezeigten Schnittlinie C-C,
    Fig. 6
    den eine Lagerfassung enthaltenden unteren Teil einer Turbomolekularvakuumpumpe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in verschiedenen Ansichten (Fig. 6a, 6b und 6c),
    Fig. 7
    einen vergrößert dargestellten Ausschnitt von Fig. 6a,
    Fig. 8
    in einer teilweisen Explosionsansicht die Lagerfassung von Fig. 6,
    Fig. 9
    einen vergrößert dargestellten Ausschnitt von Fig. 8,
    Fig. 10
    das Transferelement der Lagerfassung, und
    Fig. 11
    schematisch einen Teil einer Lagerfassung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die in Fig. 1 gezeigte Turbomolekularvakuumpumpe 111 umfasst einen von einem Einlassflansch 113 umgebenen Pumpeneinlass 115, an welchen in an sich bekannter Weise ein nicht dargestellter Rezipient angeschlossen werden kann. Das Gas aus dem Rezipienten kann über den Pumpeneinlass 115 aus dem Rezipienten gesaugt und durch die Pumpe hindurch zu einem Pumpenauslass 117 gefördert werden, an den eine Vorvakuumpumpe, wie etwa eine Drehschieberpumpe, angeschlossen sein kann.
  • Der Einlassflansch 113 bildet bei der Ausrichtung der Vakuumpumpe gemäß Fig. 1 das obere Ende des Gehäuses 119 der Vakuumpumpe 111. Das Gehäuse 119 umfasst ein Unterteil 121, an welchem seitlich ein Elektronikgehäuse 123 angeordnet ist. In dem Elektronikgehäuse 123 sind elektrische und/oder elektronische Komponenten der Vakuumpumpe 111 untergebracht, z.B. zum Betreiben eines in der Vakuumpumpe angeordneten Elektromotors 125 (vgl. auch Fig. 3). Am Elektronikgehäuse 123 sind mehrere Anschlüsse 127 für Zubehör vorgesehen. Außerdem sind eine Datenschnittstelle 129, z.B. gemäß dem RS485-Standard, und ein Stromversorgungsanschluss 131 am Elektronikgehäuse 123 angeordnet.
  • Es existieren auch Turbomolekularpumpen, die kein derartiges angebrachtes Elektronikgehäuse aufweisen, sondern an eine externe Antriebselektronik angeschlossen werden.
  • Am Gehäuse 119 der Turbomolekularpumpe 111 ist ein Fluteinlass 133, insbesondere in Form eines Flutventils, vorgesehen, über den die Vakuumpumpe 111 geflutet werden kann. Im Bereich des Unterteils 121 ist ferner noch ein Sperrgasanschluss 135, der auch als Spülgasanschluss bezeichnet wird, angeordnet, über welchen Spülgas zum Schutz des Elektromotors 125 (siehe z.B. Fig. 3) vor dem von der Pumpe geförderten Gas in den Motorraum 137, in welchem der Elektromotor 125 in der Vakuumpumpe 111 untergebracht ist, eingelassen werden kann. Im Unterteil 121 sind ferner noch zwei Kühlmittelanschlüsse 139 angeordnet, wobei einer der Kühlmittelanschlüsse als Einlass und der andere Kühlmittelanschluss als Auslass für Kühlmittel vorgesehen ist, das zu Kühlzwecken in die Vakuumpumpe geleitet werden kann. Andere existierende Turbomolekularvakuumpumpen (nicht dargestellt) werden ausschließlich mit Luftkühlung betrieben.
  • Die untere Seite 141 der Vakuumpumpe kann als Standfläche dienen, sodass die Vakuumpumpe 111 auf der Unterseite 141 stehend betrieben werden kann. Die Vakuumpumpe 111 kann aber auch über den Einlassflansch 113 an einem Rezipienten befestigt werden und somit gewissermaßen hängend betrieben werden. Außerdem kann die Vakuumpumpe 111 so gestaltet sein, dass sie auch in Betrieb genommen werden kann, wenn sie auf andere Weise ausgerichtet ist als in Fig. 1 gezeigt ist. Es lassen sich auch Ausführungsformen der Vakuumpumpe realisieren, bei der die Unterseite 141 nicht nach unten, sondern zur Seite gewandt oder nach oben gerichtet angeordnet werden kann. Grundsätzlich sind dabei beliebige Winkel möglich.
  • Andere existierende Turbomolekularvakuumpumpen (nicht dargestellt), die insbesondere größer sind als die hier dargestellte Pumpe, können nicht stehend betrieben werden.
  • An der Unterseite 141, die in Fig. 2 dargestellt ist, sind noch diverse Schrauben 143 angeordnet, mittels denen hier nicht weiter spezifizierte Bauteile der Vakuumpumpe aneinander befestigt sind. Beispielsweise ist ein Lagerdeckel 145 an der Unterseite 141 befestigt.
  • An der Unterseite 141 sind außerdem Befestigungsbohrungen 147 angeordnet, über welche die Pumpe 111 beispielsweise an einer Auflagefläche befestigt werden kann. Dies ist bei anderen existierenden Turbomolekularvakuumpumpen (nicht dargestellt), die insbesondere größer sind als die hier dargestellte Pumpe, nicht möglich.
  • In den Figuren 2 bis 5 ist eine Kühlmittelleitung 148 dargestellt, in welcher das über die Kühlmittelanschlüsse 139 ein- und ausgeleitete Kühlmittel zirkulieren kann.
  • Wie die Schnittdarstellungen der Figuren 3 bis 5 zeigen, umfasst die Vakuumpumpe mehrere Prozessgaspumpstufen zur Förderung des an dem Pumpeneinlass 115 anstehenden Prozessgases zu dem Pumpenauslass 117.
  • In dem Gehäuse 119 ist ein Rotor 149 angeordnet, der eine um eine Rotationsachse 151 drehbare Rotorwelle 153 aufweist.
  • Die Turbomolekularpumpe 111 umfasst mehrere pumpwirksam miteinander in Serie geschaltete turbomolekulare Pumpstufen mit mehreren an der Rotorwelle 153 befestigten radialen Rotorscheiben 155 und zwischen den Rotorscheiben 155 angeordneten und in dem Gehäuse 119 festgelegten Statorscheiben 157. Dabei bilden eine Rotorscheibe 155 und eine benachbarte Statorscheibe 157 jeweils eine turbomolekulare Pumpstufe. Die Statorscheiben 157 sind durch Abstandsringe 159 in einem gewünschten axialen Abstand zueinander gehalten.
  • Die Vakuumpumpe umfasst außerdem in radialer Richtung ineinander angeordnete und pumpwirksam miteinander in Serie geschaltete Holweck-Pumpstufen. Es existieren andere Turbomolekularvakuumpumpen (nicht dargestellt), die keine Holweck-Pumpstufen aufweisen.
  • Der Rotor der Holweck-Pumpstufen umfasst eine an der Rotorwelle 153 angeordnete Rotornabe 161 und zwei an der Rotornabe 161 befestigte und von dieser getragene zylindermantelförmige Holweck-Rotorhülsen 163, 165, die koaxial zur Rotationsachse 151 orientiert und in radialer Richtung ineinander geschachtelt sind. Ferner sind zwei zylindermantelförmige Holweck-Statorhülsen 167, 169 vorgesehen, die ebenfalls koaxial zu der Rotationsachse 151 orientiert und in radialer Richtung gesehen ineinander geschachtelt sind.
  • Die pumpaktiven Oberflächen der Holweck-Pumpstufen sind durch die Mantelflächen, also durch die radialen Innen- und/oder Außenflächen, der Holweck-Rotorhülsen 163, 165 und der Holweck-Statorhülsen 167, 169 gebildet. Die radiale Innenfläche der äußeren Holweck-Statorhülse 167 liegt der radialen Außenfläche der äußeren Holweck-Rotorhülse 163 unter Ausbildung eines radialen Holweck-Spalts 171 gegenüber und bildet mit dieser die der Turbomolekularpumpen nachfolgende erste Holweck-Pumpstufe. Die radiale Innenfläche der äußeren Holweck-Rotorhülse 163 steht der radialen Außenfläche der inneren Holweck-Statorhülse 169 unter Ausbildung eines radialen Holweck-Spalts 173 gegenüber und bildet mit dieser eine zweite Holweck-Pumpstufe. Die radiale Innenfläche der inneren Holweck-Statorhülse 169 liegt der radialen Außenfläche der inneren Holweck-Rotorhülse 165 unter Ausbildung eines radialen Holweck-Spalts 175 gegenüber und bildet mit dieser die dritte Holweck-Pumpstufe.
  • Am unteren Ende der Holweck-Rotorhülse 163 kann ein radial verlaufender Kanal vorgesehen sein, über den der radial außenliegende Holweck-Spalt 171 mit dem mittleren Holweck-Spalt 173 verbunden ist. Außerdem kann am oberen Ende der inneren Holweck-Statorhülse 169 ein radial verlaufender Kanal vorgesehen sein, über den der mittlere Holweck-Spalt 173 mit dem radial innenliegenden Holweck-Spalt 175 verbunden ist. Dadurch werden die ineinander geschachtelten Holweck-Pumpstufen in Serie miteinander geschaltet. Am unteren Ende der radial innenliegenden Holweck-Rotorhülse 165 kann ferner ein Verbindungskanal 179 zum Auslass 117 vorgesehen sein.
  • Die vorstehend genannten pumpaktiven Oberflächen der Holweck-Statorhülsen 167, 169 weisen jeweils mehrere spiralförmig um die Rotationsachse 151 herum in axialer Richtung verlaufende Holweck-Nuten auf, während die gegenüberliegenden Mantelflächen der Holweck-Rotorhülsen 163, 165 glatt ausgebildet sind und das Gas zum Betrieb der Vakuumpumpe 111 in den Holweck-Nuten vorantreiben. Zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle 153 sind ein Wälzlager 181 im Bereich des Pumpenauslasses 117 und ein Permanentmagnetlager 183 im Bereich des Pumpeneinlasses 115 vorgesehen.
  • Im Bereich des Wälzlagers 181 ist an der Rotorwelle 153 eine konische Spritzmutter 185 mit einem zu dem Wälzlager 181 hin zunehmenden Außendurchmesser vorgesehen. Die Spritzmutter 185 steht mit mindestens einem Abstreifer eines Betriebsmittelspeichers in gleitendem Kontakt. Bei anderen existierenden Turbomolekularvakuumpumpen (nicht dargestellt) kann anstelle einer Spritzmutter eine Spritzschraube vorgesehen sein. Da somit unterschiedliche Ausführungen möglich sind, wird in diesem Zusammenhang auch der Begriff "Spritzspitze" verwendet.
  • Der Betriebsmittelspeicher umfasst mehrere aufeinander gestapelte saugfähige Scheiben 187, die mit einem Betriebsmittel für das Wälzlager 181, z.B. mit einem Schmiermittel, getränkt sind.
  • Im Betrieb der Vakuumpumpe 111 wird das Betriebsmittel durch kapillare Wirkung von dem Betriebsmittelspeicher über den Abstreifer auf die rotierende Spritzmutter 185 übertragen und in Folge der Zentrifugalkraft entlang der Spritzmutter 185 in Richtung des größer werdenden Außendurchmessers der Spritzmutter 185 zu dem Wälzlager 181 hin gefördert, wo es z.B. eine schmierende Funktion erfüllt. Das Wälzlager 181 und der Betriebsmittelspeicher sind durch einen wannenförmigen Einsatz 189 und den Lagerdeckel 145 in der Vakuumpumpe eingefasst.
  • Das Permanentmagnetlager 183 umfasst eine rotorseitige Lagerhälfte 191 und eine statorseitige Lagerhälfte 193, welche jeweils einen Ringstapel aus mehreren in axialer Richtung aufeinander gestapelten permanentmagnetischen Ringen 195, 197 umfassen. Die Ringmagnete 195, 197 liegen einander unter Ausbildung eines radialen Lagerspalts 199 gegenüber, wobei die rotorseitigen Ringmagnete 195 radial außen und die statorseitigen Ringmagnete 197 radial innen angeordnet sind.
  • Das in dem Lagerspalt 199 vorhandene magnetische Feld ruft magnetische Abstoßungskräfte zwischen den Ringmagneten 195, 197 hervor, welche eine radiale Lagerung der Rotorwelle 153 bewirken. Die rotorseitigen Ringmagnete 195 sind von einem Trägerabschnitt 201 der Rotorwelle 153 getragen, welcher die Ringmagnete 195 radial außenseitig umgibt. Die statorseitigen Ringmagnete 197 sind von einem statorseitigen Trägerabschnitt 203 getragen, welcher sich durch die Ringmagnete 197 hindurch erstreckt und an radialen Streben 205 des Gehäuses 119 aufgehängt ist. Parallel zu der Rotationsachse 151 sind die rotorseitigen Ringmagnete 195 durch ein mit dem Trägerabschnitt 201 gekoppeltes Deckelelement 207 festgelegt. Die statorseitigen Ringmagnete 197 sind parallel zu der Rotationsachse 151 in der einen Richtung durch einen mit dem Trägerabschnitt 203 verbundenen Befestigungsring 209 sowie einen mit dem Trägerabschnitt 203 verbundenen Befestigungsring 211 festgelegt. Zwischen dem Befestigungsring 211 und den Ringmagneten 197 kann außerdem eine Tellerfeder 213 vorgesehen sein.
  • Innerhalb des Magnetlagers ist ein Not- bzw. Fanglager 215 vorgesehen, welches im normalen Betrieb der Vakuumpumpe 111 ohne Berührung leer läuft und erst bei einer übermäßigen radialen Auslenkung des Rotors 149 relativ zu dem Stator in Eingriff gelangt, um einen radialen Anschlag für den Rotor 149 zu bilden, damit eine Kollision der rotorseitigen Strukturen mit den statorseitigen Strukturen verhindert wird. Das Fanglager 215 ist als ungeschmiertes Wälzlager ausgebildet und bildet mit dem Rotor 149 und/oder dem Stator einen radialen Spalt, welcher bewirkt, dass das Fanglager 215 im normalen Pumpbetrieb außer Eingriff ist. Die radiale Auslenkung, bei der das Fanglager 215 in Eingriff gelangt, ist groß genug bemessen, sodass das Fanglager 215 im normalen Betrieb der Vakuumpumpe nicht in Eingriff gelangt, und gleichzeitig klein genug, sodass eine Kollision der rotorseitigen Strukturen mit den statorseitigen Strukturen unter allen Umständen verhindert wird.
  • Die Vakuumpumpe 111 umfasst den Elektromotor 125 zum drehenden Antreiben des Rotors 149. Der Anker des Elektromotors 125 ist durch den Rotor 149 gebildet, dessen Rotorwelle 153 sich durch den Motorstator 217 hindurch erstreckt. Auf den sich durch den Motorstator 217 hindurch erstreckenden Abschnitt der Rotorwelle 153 kann radial außenseitig oder eingebettet eine Permanentmagnetanordnung angeordnet sein. Zwischen dem Motorstator 217 und dem sich durch den Motorstator 217 hindurch erstreckenden Abschnitt des Rotors 149 ist ein Zwischenraum 219 angeordnet, welcher einen radialen Motorspalt umfasst, über den sich der Motorstator 217 und die Permanentmagnetanordnung zur Übertragung des Antriebsmoments magnetisch beeinflussen können.
  • Der Motorstator 217 ist in dem Gehäuse innerhalb des für den Elektromotor 125 vorgesehenen Motorraums 137 festgelegt. Über den Sperrgasanschluss 135 kann ein Sperrgas, das auch als Spülgas bezeichnet wird, und bei dem es sich beispielsweise um Luft oder um Stickstoff handeln kann, in den Motorraum 137 gelangen. Über das Sperrgas kann der Elektromotor 125 vor Prozessgas, z.B. vor korrosiv wirkenden Anteilen des Prozessgases, geschützt werden. Der Motorraum 137 kann auch über den Pumpenauslass 117 evakuiert werden, d.h. im Motorraum 137 herrscht zumindest annäherungsweise der von der am Pumpenauslass 117 angeschlossenen Vorvakuumpumpe bewirkte Vakuumdruck.
  • Zwischen der Rotornabe 161 und einer den Motorraum 137 begrenzenden Wandung 221 kann außerdem eine sog. und an sich bekannte Labyrinthdichtung 223 vorgesehen sein, insbesondere um eine bessere Abdichtung des Motorraums 217 gegenüber den radial außerhalb liegenden Holweck-Pumpstufen zu erreichen.
  • Die Fig. 6 bis 10 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpe, die als Turbomolekularvakuumpumpe ausgebildet ist. Fig. 11 betrifft ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Turbomolekularvakuumpumpe. Abgesehen von der erfindungsgemäßen Ausgestaltung können diese Pumpen so ausgebildet sein, wie es vorstehend in Verbindung mit den Fig. 1 bis 5 beschrieben worden ist. Entsprechend kann eine bekannte Turbomolekularvakuumpumpe, wie sie in den Fig. 1 bis 5 gezeigt und vorstehend beschrieben worden ist, erfindungsgemäß weitergebildet werden, wie es vorliegend offenbart und insbesondere anhand der Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 6 bis 10 bzw. Fig. 11 gezeigt und beschrieben ist.
  • Fig. 6a ist ein Schnitt entlang der Längsachse 11, wobei links von der Längsachse 11 der Schnitt durch ein Rückführelement 19 hindurch und rechts von der Längsachse 11 der Schnitt in den Bereich zwischen zwei in Umfangsbereich aufeinanderfolgende Rückführelemente 19 gelegt ist. Fig. 6b entspricht Fig. 6a, ist jedoch eine perspektivische Ansicht. Fig. 6c zeigt einen vergrößerten Ausschnitt von Fig. 6b, wobei ein in Fig. 6b gezeigtes Abdeckelement 37 in Fig. 6c weggelassen ist, um die Verzahnung zwischen Transferelement 17 und Durchlassabschnitt 20 des Bauteils 21 besser erkennen zu können.
  • Gemäß Fig. 6a bis 6c ist in einem Unterteil 61 der erfindungsgemäßen Turbomolekularvakuumpumpe eine Lagerfassungsbaugruppe angeordnet, die unter anderem ein becherförmiges Bauteil 21 umfasst, das mit seiner offenen Seite nach unten weist und durch ein unteres axiales Abschlusselement 63 verschlossen ist. In das Bauteil 21 ist teilweise ein Schmiermittelspeicher 43 aufgenommen. Hierzu ist in einer oberen Stirnseite, also an der Außenseite eines Bodenabschnitts des becherförmigen Bauteils 21, eine umlaufende Vertiefung 35 ausgebildet, in die der das Transferelement bildende Filzring 17 eingelegt ist.
  • Der Schmiermittelspeicher 43 umfasst eine Mehrzahl von aufeinandergelegten Scheiben aus einem Material, das ein flüssiges Schmiermittel speichern und fördern kann. Als Schmiermittel dient beispielsweise ein Öl. Der Schmiermittelspeicher 43 umgibt das untere, konisch ausgebildete Ende eines Rotors 13, der während des Betriebs um eine Drehachse 11 rotiert. Zur Drehlagerung des Rotors 13 dient ein oberhalb des Schmiermittelspeichers 43 angeordnetes Lager 15 in Form eines Kugellagers. Das Kugellager 15 umfasst einen Außenring 15a und einen Innenring 15b, zwischen denen Wälzkörper in Form von Kugeln gehalten sind. Der Innenring 15b schließt an den Konusabschnitt 13a des Rotors an. Fig. 7 zeigt vergrößert einen Ausschnitt von Fig. 6c.
  • Während des Betriebs bei rotierendem Rotor 13 wird Schmiermittel über den Konusabschnitt 13a vom Schmiermittelspeicher 43 zum Lager 15 transportiert. Dieses Schmierprinzip ist grundsätzlich bekannt. Die den Schmiermittelspeicher 43 und den Konusabschnitt 13a umfassende Schmiereinrichtung für das Lager 15 umfasst außerdem ein das Lager 15 umgebendes Transferelement 17, das als einstückiger Filzring ausgebildet ist und auf das nachstehend näher eingegangen wird, sowie eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung um die Drehachse 11 herum verteilt angeordneten Rückführelementen 19, die jeweils in Form eines sich in axialer Richtung erstreckenden Poroplast-Stabs vorgesehen sind und sowohl mit dem Transferelement 17 als auch mit dem Schmiermittelspeicher 43 in Verbindung stehen.
  • Das Konzept einer Schmiermittelrückführung, die ein ringförmiges Transferelement 17, welches vom Lager 15 kommendes Schmiermittel aufnimmt, sowie sich zwischen Transferelement 17 und Schmiermittelspeicher 43 erstreckende Rückführstäbe 19 umfasst, ist grundsätzlich bekannt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 6 bis 10 umfasst das erwähnte Bauteil 21 einen im Wesentlichen zylindrischen Durchlassabschnitt 20, der das Lager 15 umgibt, und zwar in einem unteren Bereich mit einem vergleichsweise großen radialen Abstand. In dem dadurch vorhandenen radialen Zwischenraum befindet sich ein Dämpfungsring 22, über den das Bauteil 21 mit seinem Durchlassabschnitt 20 mittelbar am Außenring 15a des Lagers 15 anliegt. Hierdurch ist das Lager 15 durch das Bauteil 21 radial gestützt.
  • In einem axial oberen Bereich oberhalb des Dämpfungsrings 22 reicht der Durchlassabschnitt 20 bis an den Außenring 15a des Lagers 15 heran. In diesem axial oberen Bereich ist ein Schmiermitteldurchgang 25 ausgebildet, der (vgl. auch Fig. 7 sowie Fig. 8 und 9) eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilten Abflussbohrungen 16 umfasst, die im Außenring 15a des Lagers 15 ausgebildet sind. Diese Abflussbohrungen 16 erstrecken sich bezogen auf die Drehachse 11 in radialer Richtung. Der Schmiermitteldurchgang 25 umfasst außerdem einen im Durchlassabschnitt 20 ausgebildeten umlaufenden Schlitz 24, d.h. der im Wesentlichen zylindrische Durchlassabschnitt 20, mit dem das Bauteil 21 das Lager umgibt, ist in diesem axial oberen Bereich von innen eingeschnitten, um den Schlitz 24 zu bilden.
  • Eintrittsseitig ist der Schlitz 24 mit den Austrittsöffnungen der Abflussbohrungen 16 im Außenring 15a des Lagers 15 ausgerichtet. Vom Lager 15 kommendes Schmieröl gelangt folglich über die sich in radialer Richtung erstreckenden Abflussbohrungen 16 im Außenring 15a des Lagers 15 direkt in den im Durchlassabschnitt 20 ausgebildeten Schlitz 24 des Schmiermitteldurchgangs 25. Da der Schlitz 24 in der gleichen Ebene liegt wie die Abflussbohrungen 16, erstreckt sich der Schmiermitteldurchgang 25 in einer einzigen senkrecht zur Drehachse 11 verlaufenden Ebene. Diese Ebene schneidet das den Durchlassabschnitt 20 umgebende Transferelement 17. Folglich gelangt das vom Lager 15 kommende Schmiermittel über den von den Abflussbohrungen 16 und dem Schlitz 24 gebildeten Schmiermitteldurchgang 25 auf kürzestem Wege in radialer Richtung direkt zum Transferelement 17, um von diesem aufgenommen und an die stabförmigen Rückführelemente 19 abgegeben zu werden.
  • Wie insbesondere auch die Fig. 8 und 9 zeigen, sind die in der oberen Stirnseite des Bauteils 21 ausgebildete Vertiefung 35 und das als ringförmige Scheibe ausgebildete Transferelement 17 komplementär zueinander ausgebildet. Das Transferelement 17 umfasst einen radial äußeren Ringabschnitt 47, ausgehend von welchem eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilten Vorsprüngen 27 radial nach innen vorstehen. Entsprechend ist der Durchlassabschnitt 20 des Bauteils 21 mit zu den Vorsprüngen 27 komplementären Aussparungen 29 versehen, in die bei in die Vertiefung 35 eingelegtem Transferelement 17 jeweils einer der Vorsprünge 27 des Transferelements 17 eingreift.
  • Zwischen den Aussparungen 29 vorhandene Zwischenabschnitte 31 greifen dabei in Zwischenräume 33 zwischen den Vorsprüngen 27 des Transferelements 17 ein, wobei die Zwischenabschnitte 31 und die Zwischenräume 33 komplementär zueinander ausgebildet sind.
  • Der axial in Höhe des Bodens der Vertiefung 35 liegende Boden einer jeweiligen Aussparung 29 im Durchlassabschnitt 20 wird von der oberen Stirnseite eines jeweiligen Rückführelements 19 gebildet. Bei in die Vertiefung 35 eingelegtem Transferelement 17 stehen die Rückführelemente 19 folglich mit den Vorsprüngen 27 des Transferelements 17 in Kontakt. Zum Transferelement 17 gelangendes, von einem jeweiligen Vorsprung 27 aufgenommenes Schmiermittel gelangt aufgrund der Kapillarwirkung des Materials des Transferelements 17 zu dessen radial äußerem Ringabschnitt 47, wird von diesem in Umfangsrichtung und somit an die anderen Vorsprünge 27 verteilt und über diese an die Rückführelemente 19 abgegeben.
  • Die Vorsprünge 27 dienen somit sowohl zur Aufnahme von Schmiermittel als auch zur Abgabe von Schmiermittel, wobei der die Vorsprünge 27 tragende Ringabschnitt 47 des Transferelements 17 zum Verteilen des aufgenommenen Schmiermittels in Umfangsrichtung dient.
  • Besonders vorteilhaft ist dies bei nicht-vertikaler Ausrichtung der Drehachse 11 des Rotors 13, also dann, wenn die Vakuumpumpe mit schräg im Raum liegendem Rotor 13 und insbesondere im auf der Seite liegenden Zustand, also mit zumindest im Wesentlichen horizontal verlaufendem Rotor 13, betrieben wird. Wenn die Vakuumpumpe derart orientiert ist, tritt das Schmiermittel nicht gleichmäßig über den Umfang verteilt aus dem Lager 15 aus, sondern schwerkraftbedingt vornehmlich durch die im Wesentlichen vertikal nach unten gerichteten Abflussbohrungen 16. Trotz dieser in Umfangsrichtung ungleichmäßigen Abgabe des Schmiermittels an die einzelnen Vorsprünge 27 des Transferelements 17 können alle Rückführelemente 19 zur Rückführung des Schmiermittels an den Schmiermittelspeicher 43 beitragen, da das vornehmlich nur von einigen Vorsprüngen 27 aufgenommene Schmiermittel über den Ringabschnitt 47 des Transferelements 17 an die anderen Vorsprünge 27 verteilt und somit an alle Rückführelemente 19 abgegeben wird.
  • Durch das Eingreifen des Transferelements 17 mittels seiner nach innen vorstehenden Vorsprünge 27 in den Durchlassabschnitt 20 hinein reicht das Transferelement 17 vergleichsweise nahe an das Lager 15 heran, ohne den Durchlassabschnitt 20 und damit das Bauteil 21 in nachteiliger Weise mechanisch zu schwächen. Gleichzeitig ist insbesondere auch aufgrund der sich jeweils zu ihrem freien Ende hin verjüngenden Vorsprünge 27 eine besonders wirksame Schmiermittelaufnahme gewährleistet.
  • Die Durchlässigkeit des Durchlassabschnitts 20 für das Schmiermittel ist herstellungstechnisch besonders einfach durch den von innen gebildeten Schlitz 24 realisiert. Bei der Herstellung des Bauteils 21 ist also lediglich erforderlich, in der betreffenden axialen Höhe den Durchlassabschnitt 20 von innen einzuschneiden, wobei die radiale Tiefe des Schlitzes 24 derart gewählt ist, dass der Schlitz 24 in die Aussparungen 29 mündet und somit dort jeweils einen Schmiermittelaustritt 23 (vgl. insbesondere Fig. 9) bildet, in den zwischen den Aussparungen 29 befindlichen Zwischenabschnitten 31 jedoch jeweils in radialer Richtung vor der Vertiefung 35 endet.
  • Über die Abflussbohrungen 16 im Außenring 15a des Lagers 15 austretendes Schmiermittel kann somit nur in die Aussparungen 29 und somit ausschließlich zu den dort eingreifenden Vorsprüngen 27 des Transferelements 17 gelangen.
  • Für die stabförmigen Rückführelemente 19 sind im Bauteil 21 axial verlaufende Durchgänge 41 ausgebildet. Durch diese Durchgänge 41 hindurch können sich die Rückführelemente 19 jeweils von der Unterseite eines der Vorsprünge 27 des Transferelements 17 zum Schmiermittelspeicher 43 erstrecken.
  • Das Bauteil 21 ist außerdem mit einem Kragenabschnitt 39 versehen, mit welchem das Bauteil 21 das Lager 15 stirnseitig übergreift. Der Kragenabschnitt 39 erstreckt sich zunächst ausgehend von dem Durchlassabschnitt 20 in axialer Richtung nach oben und anschließend radial nach innen. An seinem freien Ende ist der Kragenabschnitt 39 mit einem vergleichsweise schmalen, axial nach unten vorstehenden umlaufenden Stegabschnitt 40 versehen. Wie insbesondere die vergrößerte Darstellung der Fig. 7 zeigt, besitzt hierdurch der Kragenabschnitt 39 in einer parallel zur Drehachse 11 verlaufenden Schnittebene die Form eines zum Lager 15 hin offenen U mit unterschiedlich langen und unterschiedliche breiten U-Schenkeln.
  • Der Kragenabschnitt 39 ragt in axialer Richtung nach oben aus einem deckelförmigen Abdeckelement 37 heraus, das hierzu mit einer zentralen Öffnung 38 versehen ist. Ein senkrecht zur Drehachse 11 verlaufender Abdeckabschnitt 37a des Abdeckelements 37, in welchem die erwähnte zentrale Öffnung 38 ausgebildet ist, besitzt eine geringere axiale Höhe als das Transferelement 17 und ist somit vergleichsweise dünn, wodurch axiale Bauhöhe eingespart wird. Des Weiteren umfasst das Abdeckelement 37 einen umlaufenden, sich in axialer Richtung erstreckenden Wandabschnitt 37b, über den das Abdeckelement 37 auf das Bauteil 21 aufgepresst ist.
  • Das Abdeckelement 37 bildet somit ein oberes axiales Abschlusselement der Lagerfassungsbaugruppe, das aufgrund der geringen axialen Höhe des Abdeckabschnitts 37a nur unwesentlich zur axialen Bauhöhe dieser Baugruppe beiträgt.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel sind also beide Aspekte der Erfindung realisiert, d.h. das Transferelement 17 umgibt das Lager 15 und greift in den Durchlassabschnitt 20 ein.
  • In einer abgewandelten Ausgestaltung dieses Ausführungsbeispiels kann das Transferelement 17 bei ansonsten gleichem grundsätzlichen Aufbau der Lagerfassungsbaugruppe auch axial höher angeordnet werden kann, wenn dies aufgrund jeweiliger Gegebenheiten erforderlich ist. Beispielsweise kann die axiale Position des Transferelements 17 derart gewählt werden, dass dessen axiale Unterseite zumindest näherungsweise in der gleichen Ebene liegt wie die axiale Oberseite des Lagers 15 oder in einem vergleichsweise kleinen axialen Abstand, der insbesondere kleiner ist als die axiale Höhe des Transferelements 17, oberhalb der von der axialen Oberseite des Lagers 15 definierten Ebene. Damit das Schmiermittel auch bei dieser Anordnung vom Lager 15 zum Transferelement 17 gelangen kann, ist der Verlauf des Schmiermitteldurchgangs 25 dann entsprechend angepasst. Die Abflussbohrungen 16 im Außenring 15a des Lagers 15 können jeweils als schräg zur Drehachse 11 verlaufende Bohrungen vorgesehen sein, die mit einem konusförmigen Schlitz 24 im Durchlassabschnitt 20 ausgerichtet sind, d.h. der von den Abflussbohrungen 16 und dem Schlitz 24 gemeinsam gebildete Schmiermitteldurchgang 25 liegt dann in einer die Drehachse 11 als Mittelachse aufweisenden Konusfläche. Weiterhin sind dann das Transferelement 17 und der an dessen höhere axiale Position angepasste Durchgangsabschnitt 20 miteinander verzahnt, wobei sich die Vorsprünge 27 des Transferelements 17 und die Aussparungen 29 des Durchgangsabschnitt 20 schräg zur Drehachse 11 erstrecken können. Wenn das Transferelement 17 aus einem verformbaren Material wie z.B. einem Filz besteht, können die Vorsprünge 27 bei der Montage zum Beispiel einfach gegenüber dem Ringabschnitt 47 nach unten abgeknickt und in die Aussparungen 29 gedrückt werden.
  • Bei dieser abgewandelten Ausgestaltung ist somit der zweite Aspekt der Erfindung, nicht aber deren erster Aspekt realisiert, d.h. das Transferelement 17 umgibt das Lager 15 nicht, greift aber in den Durchlassabschnitt 20 ein.
  • Fig. 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer teilweise dargestellten Lagerfassungsbaugruppe einer erfindungsgemäßen Turbomolekularvakuumpumpe.
  • In diesem Ausführungsbeispiel umgibt das wiederum als Ringscheibe aus Filz oder einem anderen geeigneten Material ausgebildete Transferelement 17 den Außenring 15a des Kugellagers 15 unmittelbar. Der Außenring 15a des Lagers 15 umfasst wiederum eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilten, sich in radialer Richtung bezüglich der Drehachse 11 erstreckenden Abflussbohrungen 16, die gemeinsam einen Schmiermitteldurchgang 25 bilden, über den vom Lager 15 kommendes Schmiermittel zum Transferelement 17 gelangt.
  • In diesem Ausführungsbeispiel reicht also das Transferelement 17 bis an das Lager 15 heran, d.h. zwischen Lager 15 und Transferelement 17 ist kein weiteres Bauteil angeordnet.
  • Ein oberer axialer Abschluss der Lagerfassungsbaugruppe wird hier von einem ringförmigen oberen Bauteil 51 gebildet, während ein axial unterer Abschluss von einem unteren Bauteil 55 gebildet wird. Ein Umfangsbauteil 53 umgibt das Lager 15 mit radialem Abstand, wobei in dem dadurch vorhandenen Zwischenraum ein Dämpfungsring 22 angeordnet ist.
  • In dem Umfangsbauteil 53 sind Durchgänge 51 ausgebildet, in denen jeweils ein stabförmiges Rückführelement 19 angeordnet ist, über welches vom Transferelement 17 aufgenommenes Schmiermittel zu einem hier nicht dargestellten Schmiermittelspeicher rückgeführt werden kann. Dabei erstrecken sich die Rückführelemente 19 auch jeweils durch das untere Bauteil 55 hindurch.
    • Bezugszeichenliste
    • 11
    Drehachse
    13
    Rotor
    13a
    Konusabschnitt
    15
    Lager
    15a
    Außenring
    15b
    Innenring
    16
    Abflussbohrung
    17
    Transferelement
    19
    Rückführelement
    20
    Durchlassabschnitt
    21
    Bauteil
    22
    Dämpfungsring
    23
    Schmiermittelaustritt
    24
    Schlitz
    25
    Schmiermitteldurchgang
    27
    Vorsprung
    29
    Aussparung
    31
    Zwischenabschnitt
    33
    Zwischenraum
    35
    Vertiefung
    37
    Abdeckelement
    37a
    Abdeckabschnitt
    37b
    Wandabschnitt
    38
    Öffnung
    39
    Kragenabschnitt
    40
    Stegabschnitt
    41
    Durchgang
    43
    Schmiermittelspeicher
    45
    Lagerfassung
    47
    Ringabschnitt
    51
    oberes Bauteil
    53
    Umfangsbauteil
    55
    unteres Bauteil
    61
    Unterteil
    63
    Abschlusselement

Claims (15)

  1. Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularvakuumpumpe, mit
    - zumindest einer Pumpstufe, die einen Stator und einen im Betrieb relativ zum Stator um eine Drehachse (11) rotierenden Rotor (13) umfasst,
    - einem Lager (15), insbesondere Wälzlager, für den Rotor (13), und
    - einer Schmiereinrichtung zum Schmieren des Lagers (15) mit einem flüssigen Schmiermittel, wobei die Schmiereinrichtung ein um die Drehachse (11) herum verlaufendes, ring- oder teilringförmiges Transferelement (17) umfasst, das vom Lager (15) kommendes Schmiermittel aufnimmt und an eine Rückführeinrichtung (19) der Schmiereinrichtung abgibt,
    wobei das Transferelement (17) das Lager (15) umgibt und/oder wobei das Transferelement (17) in einen das Lager (15) umgebenden Durchlassabschnitt (20), durch den hindurch Schmiermittel vom Lager (15) zum Transferelement (17) gelangen kann, radial oder mit einer radialen Komponente eingreift.
  2. Vakuumpumpe nach Anspruch 1,
    wobei das Transferelement (17) einerseits und ein Schmiermittelaustritt (23) eines zum Transferelement (17) führenden, sich radial oder mit einer radialen Komponente erstreckenden Schmiermitteldurchgangs (25) für das Schmiermittel andererseits axial miteinander ausgerichtet sind.
  3. Vakuumpumpe nach Anspruch 2,
    wobei der Schmiermitteldurchgang (25) im Lager (15) ausgebildet ist und/oder durch einen das Lager (15) umgebenden Durchlassabschnitt (20) hindurch verläuft.
  4. Vakuumpumpe nach Anspruch 2 oder 3,
    wobei der Schmiermitteldurchgang (25) um die Drehachse (11) umlaufend ausgebildet ist oder eine Mehrzahl von diskreten, um die Drehachse (11) verteilten Einzeldurchgängen umfasst.
  5. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das Transferelement (17) eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilten, radial oder mit einer radialen Komponente nach innen vorstehenden, insbesondere sich zu ihrem freien Ende hin verjüngenden, Vorsprüngen (27) aufweist.
  6. Vakuumpumpe nach Anspruch 5,
    wobei in dem Durchlassabschnitt (20) Aussparungen (29) für die Vorsprünge (27) ausgebildet sind, in welche das Transferelement (17) mit seinen Vorsprüngen (27) eingreift, ***insbesondere wobei zwischen den Aussparungen (29) stehende Zwischenabschnitte (31) des Durchlassabschnitts (20) in zwischen den Vorsprüngen (27) vorhandene Zwischenräume (33) des Transferelements (17) eingreifen.
  7. Vakuumpumpe nach Anspruch 5 oder 6,
    wobei die Vorsprünge (27) und die Aussparungen (29) zumindest im Wesentlichen komplementär zueinander ausgebildet sind.
  8. Vakuumpumpe nach Anspruch 6 oder 7,
    wobei ein im Durchlassabschnitt (20) ausgebildeter Schmiermitteldurchgang (25) ausschließlich in die Aussparungen (29) mündet.
  9. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rückführeinrichtung eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilt angeordneten, insbesondere sich axial oder mit einer axialen Komponente erstreckenden, Rückführelementen (19) umfasst, die mit dem Transferelement (17) an diskreten, um die Drehachse (11) verteilten Stellen in Kontakt stehen.
  10. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Transferelement (17), insbesondere vollständig, in eine stirnseitige Vertiefung (35) eines das Lager (15) umgebenden, insbesondere den Durchlassabschnitt (20) umfassenden, Bauteils (21) aufgenommen ist, insbesondere wobei das Transferelement (17) und die Vertiefung (35) zumindest im Wesentlichen komplementär zueinander ausgebildet sind.
  11. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein das Lager (15) umgebendes, insbesondere den Durchlassabschnitt (20) umfassendes, Bauteil (21) stirnseitig von einem separaten Abdeckelement (37) abgedeckt ist.
  12. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein das Lager (15) umgebendes, insbesondere den Durchlassabschnitt (20) umfassendes, und das Transferelement (17) aufnehmendes Bauteil (21) einstückig ausgebildet ist.
  13. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei ein das Lager (15) umgebendes, insbesondere den Durchlassabschnitt (20) umfassendes, Bauteil (21) das Lager (15) mit einem Kragenabschnitt (39) stirnseitig übergreift.
  14. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei ein das Lager (15) umgebendes, insbesondere den Durchlassabschnitt (20) umfassendes, Bauteil (21) zumindest näherungsweise becherförmig ausgebildet ist, insbesondere wobei an der Außenseite eines Bodenabschnitts des Bauteils (21) eine das Transferelement (17) aufnehmende Vertiefung (35) ausgebildet ist, die einen das Lager (15) stirnseitig übergreifenden Kragenabschnitt (39) des Bauteils (21) umgibt und von der mehrere in Umfangsrichtung verteilte Durchgänge (41) ausgehen, durch die hindurch sich Rückführelemente (19) der Rückführeinrichtung von dem Transferelement (17) zu einem zumindest teilweise in das Bauteil (21) aufgenommenen Schmiermittelspeicher (43) der Schmiereinrichtung erstrecken.
  15. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das Transferelement (17) scheibenförmig ausgebildet ist und/oder wobei das Transferelement (17) ein Material umfasst oder aus einem Material besteht, das bezüglich des Schmiermittels speicherfähig und/oder kapillar wirkend ist.
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Citations (4)

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