WO2008015105A1 - Vakuumpumpe - Google Patents

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    • F04D17/16—Centrifugal pumps for displacing without appreciable compression
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/52—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases

Definitions

  • the invention relates to a vacuum pump with a gas-tight electrical housing passage.
  • the vacuum pump according to the invention has a vacuum-tight housing and an electrical component within the housing.
  • the gas-tight electrical feedthrough for establishing an electrical connection between the electrical component and the housing outer side is formed by a housing opening, a potting compound body seated on the housing opening with an electrical line between the housing inner side and the housing outer side a sealing ring between the opening edge of the housing opening and the potting compound body and a fixation for fixing the potting compound body to the housing.
  • the electrical line may, according to a preferred embodiment, have a circuit board located in the potting compound.
  • the electrical line is thus partially realized in the form of a conductor on a printed circuit board.
  • the electrical line may further each have an inner housing to the housing and a housing outside of the potting compound body protruding electrical connector.
  • the two electrical connectors may be interconnected by the printed circuit board, but may be electrically connected to each other in other ways.
  • the circuit board has electronic components.
  • electronic components all electronic components are conceivable that can serve a gain, interference suppression or other manipulation of electrical signals, such as amplifiers, suppression chokes and capacitors, integrated circuits for signal processing, etc.
  • the electronic component is preferably a readable pump data memory in which pump-specific functional parameters, for example a fault history of the relevant vacuum pump, are stored and can be called up at any time.
  • a vacuum pump 10 is shown schematically, which may be designed as a positive displacement pump, but in particular as a high vacuum turbomolecular pump is formed with a magnetic bearing.
  • the vacuum pump 10 has a gas-tight electrical feedthrough 20 for producing an electrical connection between the electrical components 14, 16, 18 and the outside of the housing.
  • the feedthrough 20 is essentially formed by a housing opening 22 in the housing wall 13, a potting compound body 24 seated on the housing opening 22 from the outside, an elastic sealing ring 26 between an opening edge 28 of the housing opening 22, and a potting compound Housing 30 formed fixation 32 and an electrical line 34 is formed.
  • the sealing ring 26 is seated in a ring groove 27 in the potting compound body 24th
  • the potting material is an epoxy resin.
  • the epoxy resin can be admixed with fine-grained admixtures which positively change the thermal expansion, the thermal conductivity and / or other physical parameters.
  • the fixing 32 By the fixing 32 forming cup-shaped Vergussmassen housing 30 which is fixed on the outside of the housing 30, for example, screwed, the potting compound body 24 is pressed onto the opening edge 28 and thereby a gas-tight and vacuum-tight seal between the opening edge 28 and the potting compound -Body 24 produced.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vakuumpumpe (10) mit einem vakuumdichten Gehäuse (12) und einer gasdichten elektrischen Durchführung (20) zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einem elektrischen Bauteil (14, 16, 18) innerhalb des Gehäuses (12) und der Gehäuse-Außenseite. Die Durchführung (20) wird gebildet von einer Gehäuse-Öffnung (22), einem auf der Öffnung sitzenden Vergussmasse-Körper (24), einer elektrischen Leitung in dem Vergussmasse-Körper (24), einem Dichtring (26) zwischen dem Öffnungsrand der Gehäuse-Öffnung (22) und dem Vergussmasse-Körper (24) und einer Fixierung (32) zur Befestigung des Vergussmasse-Körpers (24) an dem Gehäuse (12).

Description

Vakuumpumpe
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vakuumpumpe mit einer gasdichten elektrischen Gehäuse-Durchführung.
Vakuumpumpen weisen in alier Regel innerhalb des vakuumdichten Gehäuses elektrische Bauteile auf, beispielsweise einen elektrischen Antriebsmotor, elektrische Sensoren, eine Magnetlagerung etc. Die elektrischen vakuumseitigen Bauteile müssen über elektrische Leitungen mit der Gehäuseaußenseite verbunden werden. Hierzu müssen die elektrischen Leitungen durch eine gasdichte elektrische Durchführung von der Gehäuseinnenseite zur Gehäuseaußenseϊte geführt werden. — y —
Aus dem Stand der Technik sind Durchführungen bekannt, die aus einer Kontaktplatte bestehen, die durch sie hindurchtretende Kontaktstifte aufweisen und eine entsprechende Gehäuse-Öffnung verschließen. Die Kontaktplatte wird durch einen Dichtring gegenüber dem Öffnungs-Rand des Gehäuses abgedichtet. Die Abdichtung der Kontaktstifte in der Kontaktplatte ist schwierig und bei mechanischer Belastung der Kontaktstifte unzuverlässig.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Vakuumpumpe mit einer zuverlässigen gasdichten elektrischen Gehäuse-Durchführung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vakuumpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Die erfindungsgemäße Vakuumpumpe weist ein vakuumdichtes Gehäuse und ein elektrisches Bauteil innerhalb des Gehäuses auf. Die gasdichte elektrische Durchführung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem elektrischen Bauteil und der Gehäuse-Außenseite wird gebildet von einer Gehäuse-Öffnung, einem auf der Gehäuse-Öffnung sitzenden Vergussmasse- Körper mit einer elektrischen Leitung zwischen der Gehäuse-Innenseite und der Gehäuse-Außenseite, einem Dichtring zwischen dem Öffnungsrand der Gehäuse- Öffnung und dem Vergussmasse-Körper sowie einer Fixierung zur Befestigung des Vergussmasse-Körpers an dem Gehäuse. Die Durchführung besteht also im wesentlichen aus drei Teilen, nämlich dem Vergussmasse-Körper, in den alle elektrischen Leitungen eingegossen sind, dem Dichtπng, der zwischen dem Vergussmasse-Körper und dem Öffnungsrand eine gasdichte und vakuumdichte Abdichtung sicherstellt, und einer Vergussmassen-Körper-Fixierung, mit der der Vergussmasse-Körper auf den Öffnungsrand der Gehäuse-Öffnung dauerhaft gedrückt wird.
Die Vergussmasse weist eine gewisse Elastizität auf, die sicherstellt, dass die elektrische Leitung bzw. die elektrischen Leitungen gasdicht und vakuumdicht den Vergussmasse-Körper durchdringen. Bevorzugt treten die elektrische Leitung bzw. die elektrischen Leitungen sowohl proximal als auch distal jedenfalls geringfügig aus dem Vergussmasse-Körper heraus, so dass elektrische Verbindungsleitungen daran angeschlossen werden können. Die Abdichtung zwischen dem Vergussmasse-Körper und dem Öffnungs-Rand erfolgt zuverlässig durch einen Dichtring,
Die Dicke des Vergussmasse-Körpers sollte mindestens 5 mm, bevorzugterweise mindestens 10 mm betragen, um eine ausreichend lange Dichtstrecke zwischen der elektrischen Leitung und der Vergussmasse sicherzustellen.
Durch das Vergießen aller elektrischer Leitungen in einem monolithischen elastischen Vergussmasse-Körper kann auch bei Durchführung von vielen elektrischen Leitungen auf relativ einfache Weise eine zuverlässige vakuumdichte Durchführung realisiert werden. Dies ist insbesondere für Vakuumpumpen mit Magnetlagerung von großer Bedeutung, da hierbei häufig 50 und mehr elektrische Leitungen durch das vakuumdichte Gehäuse hindurchgeführt werden müssen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sitzt der Vergussmasse-Körper von außen auf den Öffnungs-Rand der Gehäuse-Öffnung auf. Während des Betriebes wird der Vergussmasse-Körper durch den Differenzdruck zwischen dem von außen wirkenden atmosphärischen Luftdruck und dem in dem Gehäuse vorherrschenden Vakuum auf den Gehäuse-Öffnungsrand gedrückt. Hierdurch wird die Abdichtung zwischen dem Vergussmasse-Körper und dem Gehäuse- Öffnungsrand während des Betriebes der Vakuumpumpe zusätzlich gestärkt.
Vorzugsweise ist die Fixierung ein Vergussmassen-Gehäuse, das die Vergussmasse nahezu vollständig aufnimmt und gegen den Gehäuse- Öffnungsrand drückt. Das Vergussmassen-Gehäuse weist lediglich eine proximale und eine distale Öffnung für die elektrische Leitung bzw. die elektrischen Leitungen auf. Das Vergussmassen-Gehäuse hat primär die Funktion, den Vergussmassen-Körper zu fixieren, hat jedoch primär keine abdichtende Funktion. Dennoch kann das Vergussmassen-Gehäuse auch abdichtend wirken.
Die elektrische Leitung kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine in der Vergussmasse liegende Platine aufweisen. Die elektrische Leitung ist also teilweise in Form einer Leiterbahn auf einer Leiterbahn-Platine realisiert. Die elektrische Leitung kann ferner jeweils einen zur Gehäuse-Innenseite und einen zur Gehäuse-Außenseite aus dem Vergussmasse-Körper herausragenden elektrischen Stecker aufweisen. Die beiden elektrischen Stecker können durch die Leiterbahn-Platine miteinander verbunden sein, können jedoch auch auf andere Weise elektrisch miteinander verbunden sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Leiterplatten-Platine elektronische Bauelemente auf. Als elektronische Bauelemente sind alle elektronischen Bauelemente denkbar, die einer Verstärkung, Entstörung oder einer anderen Manipulation elektrischer Signale dienen können, wie beispielsweise Verstärker, Entstör-Drosseln und Kondensatoren, integrierte Schaltkreise zur Signalaufbereitung etc.
Vorzugsweise ist das elektronische Bauelement ein auslesbarer Pumpendaten- Speicher, in dem pumpenspezifische Funktionsparameter, beispielsweise eine Fehlerhistorie der betreffenden Vakuumpumpe, gespeichert werden und jederzeit abgerufen werden können.
Vorzugsweise ist das Vergussmassen-Material ein Epoxydharz. Epoxydharze sind vakuumdicht, elastisch und bei relativ niedrigen Temperaturen, bei denen elektronische Bauteile nicht zerstört werden, gießbar.
Im Folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbetspiel der Erfindung näher erläutert. Die Figur zeigt schematisch eine Vakuumpumpe und in einer ausschnittsweisen Schnittdarstellung das Vakuumpumpen-Gehäuse mit einer gasdichten elektrischen Durchführung.
In der Figur ist schematisch eine Vakuumpumpe 10 dargestellt, die als Verdrängerpumpe ausgebildet sein kann, insbesondere jedoch als Hochvakuum- Turbomolekularpumpe mit einer Magnetlagerung ausgebildet ist.
Die Vakuumpumpe 10 weist ein vakuumdichtes Metall-Gehäuse 12 mit einer Gehäusewand 13 auf, in dem mehrere elektrische Bauteile 14, 16, 18 angeordnet sind, nämlich ein elektrischer Antriebsmotor 14, eine Hagnetlagerung 16 sowie Pumpen-Sensoren 18. Der Antriebsmotor 14 treibt über eine Welle 17 einen Pumpenrotor der Turbomolekularpumpe an.
Die Vakuumpumpe 10 weist eine gasdichte elektrische Durchführung 20 zur Hersteilung einer elektrischen Verbindung zwischen den elektrischen Bauteilen 14, 16, 18 und der Gehäuse-Außenseite auf. Die Durchführung 20 wird im wesentlichen gebildet von einer Gehäuse-Öffnung 22 in der Gehäusewand 13, einem auf der Gehäuse-Öffnung 22 von außen aufsitzenden Vergussmasse- Körper 24, einem elastischen Dichtring 26 zwischen einem Öffnungsrand 28 der Gehäuse-Öffnung 22, einer als Vergussmassen-Gehäuse 30 ausgebildeten Fixierung 32 und einer elektrischen Leitung 34 gebildet. Der Dichtring 26 sitzt in einer Ring-Nut 27 in dem Vergussmasse-Körper 24.
Die elektrische Leitung 34 wird von einem proximalen elektrischen Stecker 40, einem distalen elektrischen Stecker 42, einer Leiterplatine 44 mit Leiterbahnen und elektrischen Bauelementen 46, 47, 48 gebildet. Die elektrischen Bauelemente 46 - 48 sind ein integrierter Schaltkreis 46 sowie Passiv- Bauelemente 47, 48. Die Stecker 40, 42 weisen jeweils mehr als 50 Steckerstifte auf, die jeweils einzeln mit Leiterbahnen auf der Platine 44 verbunden sind. In dem integrierten Schaltkreis 46 sind Funktionsparameter und Daten der Vakuumpumpe 10 gespeichert. Die Funktionsparameter sind pumpenspezifisch und enthalten eine Fehlerhistorie der Vakuumpumpe 10, die über den distalen Stecker 42 durch ein geeignetes Lesegerät 50 über eine an den Stecker 42 ansteckbare elektrische Datenleitung 52 ausgelesen werden können.
Alle Teile der elektrischen Leitung 34 sind in dem Vergussmasse-Körper 24 gasdicht eingegossen. Das Vergussmassen-Material ist ein Epoxydharz. Dem Epoxydharz können feinkörnige Beimengungen betgemischt sein, die die Wärmeausdehnung, die Wärmeleitfähigkeit und/oder andere physikalische Parameter positiv verändern.
Durch das eine Fixierung 32 bildende topfförmige Vergussmassen-Gehäuse 30, das auf der Außenseite des Gehäuses 30 fixiert, beispielsweise verschraubt ist, wird der Vergussmasse-Körper 24 auf den Öffnungsrand 28 gedrückt und dadurch eine gasdichte und vakuumdichte Abdichtung zwischen dem Öffnungsrand 28 und dem Vergussmasse-Körper 24 hergestellt.

Claims

— 1 —Patentansprüche
1. Vakuumpumpe (10) mit
einem vakuumdichten Gehäuse ( 12),
einem elektrischen Bauteil (14, 16, 18) innerhalb des Gehäuses (12),
einer gasdichten elektrischen Durchführung (20) zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem elektrischen Bauteil (14, 16, 18) und der Gehäuse-Außenseite,
wobei die Durchführung (20) gebildet wird von
einer Gehäuseöffnung (22),
einem auf der Gehäuseöffnung (22) sitzenden Vergussmasse-Körper (24) mit einer elektrischen Leitung (34) zwischen der Gehäuse- Innenseite und der Gehäuse-Außenseite,
einem Dichtring (26) zwischen dem Öffnungsrand (28) der Gehäuseöffnung (22) und dem Vergussmasse-Körper (24), und
einer Fixierung (32) zur Befestigung des Vergussmasse-Körpers (24) an dem Gehäuse (12).
2. Vakuumpumpe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergussmasse-Körper (24) von außen auf die Gehäuseöffnung (22) aufgesetzt ist.
3. Vakuumpumpe (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung (32) ein Vergussmasse-Gehäuse (30) ist.
4. Vakuumpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitung (34) eine in dem Vergussmasse-Körper (24) liegende Platine (44) aufweist.
5. Vakuumpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitung (34) zur Innenseite und zur Außenseite jeweils einen elektrischen Stecker (40, 42) aufweist.
6. Vakuumpumpe (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (44) elektronische Bauelemente (46, 47, 48) aufweist.
7. Vakuumpumpe (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektronisches Bauelement (46) als auslesbarer Pumpendaten-Speicher ausgebildet ist.
8. Vakuumpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Vergussmassen-Körpers (24) ein Epoxydharz ist.
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