WO1997047887A1

WO1997047887A1 - Verdrängermaschine nach dem spiralprinzip

Info

Publication number: WO1997047887A1
Application number: PCT/EP1997/001491
Authority: WO
Inventors: Konrad Joseph Popp; Günther A. G. DENUEL
Original assignee: Leybold Vakuum Gmbh
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 1997-12-18
Also published as: EP0904492A1; DE19623216A1; JP2000511986A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verdrängermaschine (1) nach dem Spiralprinzip mit einem Gehäuse (2, 3), mit einem innerhalb des Gehäuses (2, 3) axial geführten Orbiter (8), dem auf beiden Seiten ein Schöpfraum (6, 7) zugeordnet ist; zur Erzielung einer exakten axialen Führung des Orbiters (8) sind mehrere, auf den Umfang des Orbiters (8) und des Gehäuses (2, 3) angeordnete Lagerungen (9) vorgesehen.

Description

Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Verdrängermaschinen dieser Art besteht die Gefahr, daß durch äußere Einflüsse oder durch den Pumpprozeß axiale, häufig ungleichmäßige Kräfte auf den Orbiter ausgeübt werden. Dieses führt zu Verschleißerscheinun¬ gen, die erhöhte Leckströme und damit eine Verschlechte¬ rung der Fördereigenschaften zur Folge haben. Auch die vorhandenen Axiallager sind einem erhöhten Verschleiß unterworfen, was nach und nach die axialen Verlagerungen noch verstärkt, so daß eine Verdrängermaschine der hier betroffenen Art, bei der eine axiale Verlagerung des Or¬ biters stattgefunden hat, relativ schnell ihre anfangs guten Fördereigenschaften verliert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verdrängermaschine entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einer axialen Führung auszurüsten, die bleibende axiale Verlagerungen des Orbiters verhindert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeich¬ nenden Maßnahmen der Patentansprüche gelöst. Dadurch, daß sich mehrere axiale Lagerungen im Randbereich des Orbiters befinden, treten axiale, insbesondere ungleich- maßig axiale Verlagerungen des Orbiters nicht mehr auf. Außerdem wird ein Selbstzentrierungseffekt erreicht. Bei zwar noch möglichen, wegen der axialen Lagerungen jedoch geringfügigen axialen Verlagerungen werden die axialen Dichtspalte auf derjenigen Seite des Orbiters, in deren Richtung die Verlagerung stattgefunden hat, verkleinert und auf der Gegenseite vergrößert. Die Folge ist ein Druckanstieg auf der Seite mit den verringerten Spalten und ein Druckabfall auf der Seite mit den vergrößerten Spalten. Dadurch werden Axialkrafte erzeugt, die den Or¬ biter wieder in seine ursprüngliche zentrierte Lage bringen. Dieses Verhalten des Orbiters tragt weiterhin dazu bei, daß die Axiallagerungen im Prinzip kraftefrei arbeiten und somit praktisch verschleißfrei sind.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Figuren 1 bis 8 dargestellten Ausfuh¬ rungsbeispielen erläutert werden. Es zeigen

Figuren 1 und 2 ein Ausfuhrungsbeispiel für eine Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip mit einer als Gleitlager ausgebildeten Axialla¬ gerung und

Figuren 3 bis 9 zweckmäßige Ausfuhrungsformen weiterer Axiallagerungen.

In allen Figuren sind die beiden Gehauseteile der erfin¬ dungsgemäß gestalteten Verdrangermaschinen 1 mit 2 (Gehäuse) und 3 (Deckel) bezeichnet. Sie sind relativ zueinander axial gefuhrt. In beiden Gehauseteilen 2, 3 befindet sich eine Nut 4 bzw. 5, die jeweils einen Schopfräum 6 bzw. 7 bilden. In diesen Schopfraumen 6, 7 fuhren auf beiden Seiten des scheibenförmigen Orbiters 8 angeordnete spiralförmige Vorsprunge 11 und 12 kreisende Bewegungen aus und bewirken in an sich bekannter Weise die gewünschte Gasforderung. Der Orbiter 8 weist eine axiale Fuhrung auf. Sie umfaßt mehrere, vorzugsweise drei, gleichmaßig auf den Umfang von Orbiter 8 und Ge¬ häuse 2, 3 verteilt angeordneten Lagerungen 9. Die Trennlinie zwischen den beiden Gehäuseteilen 2, 3 liegt in Hohe des Orbiters 8. Mit Hilfe von mehreren, peripher angeordneten, durch die gestrichelte Linie 10 angedeute¬ ten Schrauben erfolgt die Montage der Maschine 1. Eben¬ falls nicht dargestellte Distanzscheiben bestimmen den Abstand 20 der beiden Gehauseteile 2, 3 voneinander.

Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausfuh¬ rungsbeispiel ist der Orbiter 8 mit einer Kunststoff¬ schicht 13 beschichtet, und zwar sowohl in den Bereichen axialer Dichtspalte (z.B. Doppelpfeil 14) als auch ra¬ dialer Dichtspalte (z.B. Doppelpfeil 15) . Die Kunst¬ stoffschicht besteht beispielsweise aus Polytetrafluor- athylen und ist vor dem Einarbeitungsprozeß 0,1 bis 1 mm dick. Ihre Dimensionierung ist so gewählt, daß sich die Flachenbereiche, zwischen denen sich die Dichtspalte 14, 15 befinden, unmittelbar nach der Montage der Verdrän¬ germaschine 1 - sei sie vorlaufig oder endgültig - zu¬ nächst zwar berühren, der Anlauf der Maschine jedoch nicht blockiert ist. Damit nach dem Anlaufen der Maschi¬ ne ein Einarbeitungsprozeß stattfindet, sind die Ober¬ flachen der Gegenlaufflachen zumindest in den Bereichen, die axiale und radiale Dichtspalte bilden, derart ausge¬ bildet, daß sie einen feinkornigen Abrieb erzeugen. Dazu können diese Gegenlaufflachen beispielsweise kugel- oder sandgestrahlt sein.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Beschichtung 13 eine Wabenstruktur hat, wie es in der EU-Bl-493 315 be¬ schrieben wird. Der Orbiter 8 weist einen äußeren Rand 21 auf, der zu¬ sammen mit einer dem Rand 21 angepaßten Aussparung 22 zwischen den beiden Gehauseteilen 2, 3 axiale Lagerungen 9 bildet.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 sind die axialen Lagerungen 9 als Gleitlagerungen ausgebil¬ det. Sie umfassen jeweils zwei Stahlplatten 23, 24, die seitlich des Randes 21 des Orbiters 8 in die Gehause¬ teile 2, 3 eingelassen sind. Die Gegenlaufflächen bilden in den äußeren Rand 21 des Orbiters 8 eingelassene, aus Kunststoff (z.B. Polytetrafluoräthylen) bestehende Scheiben 25, 26. Die Großenverhaltnisse der Elemente 23 bis 26 berücksichtigen die kreisende Bewegung des Orbi¬ ters 8. Die Laufflachen der Gleitlagerungen bilden je¬ weils einen Lagerspalt (Doppelpfeil 27), dessen Große vom axialen Abstand der Gehauseteile 2, 3 abhangt.

Figur 3 zeigt eine andere Ausfuhrung des Axiallagers 9. Anstelle der in die Gehauseteile 2, 3 eingelassenen Platten 23, 24 (Fig. 1, 2) sind Kugelrollelemente 28, 29 vorgesehen, die zusammen mit den Scheiben 25, 26 im Or¬ biter 8 die Funktion eines Axiallagers haben und eine exakte axiale Führung des Orbiters sicherstellen.

Die Figuren 4 bis 6 zeigen Ausführungsformen für Axiallager, bei dem Orbiter 8 und Gehäuse 2, 3 über ge¬ lenkige bzw. flexible Elemente miteinander verbunden sind.

Beim Ausfuhrungsbeispiel nach Figur 4 sind auf beiden Seiten des Orbiters 8 Doppelgelenke 31 bzw. 32 vorhan¬ den. Zur gehauseseitigen Befestigung der Doppelgelenke 31, 32 sind m das Gehäuse 2, 3 eingelassene Paßstucke 33, 34 vorgesehen. Mindestens eines der beiden Paßstücke ist axial ein- und feststellbar (siehe Doppelpfeil 35) . Dadurch wird es möglich, Axiallager dieser Art während und nach der Montage exakt einzustellen und die ge¬ wünschte exakte axiale Führung des Orbiters 8 zu errei¬ chen.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 5 ist anstelle der Doppelgelenke 31, 32 ein Biegestab 37 vorgesehen. Auch dieser ist mit Hilfe des axial ein- und feststellbaren Paßstückes mit dem Gehäuseteil 3 befestigt.

Zu den Beispielen nach den Figuren 4 und 5 ist noch zu bemerken, daß funktionsfähige Ausführungen auch dann si¬ chergestellt sind, wenn sich nur auf einer Seite des Or¬ biters 8 ein Doppelgelenk bzw. ein Biegestab befindet.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 6 besteht die Ver¬ bindung zwischen dem Orbiter 8 und dem Gehäuse aus einem Exzenterbolzen 41, der über Schrägkugellager 42, 43 im Gehäuseteil 2 bzw. Orbiter 8 gelagert ist. Das gehäuse- seitige Schrägkugellager 42 ist wieder mit Hilfe eines axial ein- und feststellbaren Paßstückes 44 im Gehäuse¬ teil 2 befestigt (Doppelpfeil 45) .

Die Ausführung nach den Figuren 4 bis 6 haben den Vor¬ teil, daß sie gleichzeitig die Wirkung haben, ein Ver¬ drehen des Orbiters 8 zu verhindern.

Figur 7 zeigt, daß auch die exzentrische Lagerung 51 der Hauptwelle 52 der Maschine 1 zur axialen Führung des Or¬ biters 8 verwendet werden kann. Wesentlich ist, daß die zugehörigen Lager 53 und 54 als Schrägkugellager ausge¬ bildet sind.

Die Figuren 8 und 9 zeigen Ausführungsformen (Schnitte durch den Orbiter 8) , bei denen eine axiale Festlegung des Orbiters 8 am Gehäuse 2, 3 durch Blattfedern 61 bzw. 62 realisiert ist, die z.B. den äußeren Rand des Orbi¬ ters 8 mit einem der beiden Gehäuseteile 2 oder 3 ver- binden. Die Blattfedern 61, 62 erlauben während des Nor¬ malbetriebes der Maschine 2 die kreisende Bewegung des Orbiters 8, nicht aber eine axiale Bewegung. Mittels Be¬ festigungsplatten 63 und 64 sind die Blattfedern 61, 62 am Orbiter 8 bzw. am Gehäuse 2, 3 befestigt. Mindestens eine der Befestigungsplatten ist in axialer Richtung ein- und feststellbar ausgebildet.

Claims

Verdrängermaschine nach dem SpiralprinzipPATENTANSPRÜCHE

1. Verdrängermaschine (1) nach dem Spiralprinzip mit einem Gehäuse (2, 3) , mit einem innerhalb des Ge¬ häuses (2, 3) axial geführten Orbiter (8), dem auf beiden Seiten ein Schöpfraum (6, 7) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer axialen Führung des Orbiters (8) mehrere, auf den Umfang des Orbiters (8) und des Gehäuses (2, 3) an¬ geordnete Lagerungen (9) vorgesehen sind.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, vorzugsweise drei, axiale Lagerungen

(9) gleichmäßig auf dem Umfang des Orbiters (8) verteilt angeordnet sind.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerungen (9) als Gleitlager (23, 25; 24, 26; 25, 28; 26, 29) ausgebildet sind.

4. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Lagerungen (9) ein gelenkiges oder flexibles Element (31, 32, 37, 41) umfassen, das den Orbiter (8) mit dem Gehäuse (2, 3) verbin¬ det.

5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gelenkige Element mindestens ein Doppelge¬ lenk (31, 32) ist.

6. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Element ein Biegestab (37) ist.

7. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gelenkige Element eine Kurbel (41) ist.

8. Maschine nach Anspruch ?, dadurch gekennzeichnet, daß die exzentrische Lagerung (51) der Hauptwelle

(56) der Maschine (1) als axiale Führung des Orbi¬ ters (8) verwendet wird.

9. Maschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Kurbel (41) oder die Lagerung (51) der Hauptwelle (52) mit Schrägkugellagern (42, 43 bzw. 53, 54) ausgerüstet sind.

10. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine gehäuseseitige Befestigung der axialen Lagerungen (9, 51) axial ein- und fest¬ stellbar ist.

11. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Orbiter (8) über Blattfedern (61, 62) mit dem Gehäuse (2, 3) verbunden ist.

12. Maschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Befestigungen (63, 64) der Blattfedern, vorzugsweise die gehäuseseitige Befe¬ stigung (64), axial verschieb- und einstellbar ist.

13. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Vakuumpumpe ausgebildet ist .