WO2011018370A2

WO2011018370A2 - Vakuumpumpensystem

Info

Publication number: WO2011018370A2
Application number: PCT/EP2010/061140
Authority: WO
Inventors: Thomas Dreifert; Wolfgang Giebmanns
Original assignee: Oerlikon Leybold Vakuum Gmbh
Priority date: 2009-08-11
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2011-02-17
Also published as: KR20120054061A; TW201109529A; US20120189478A1; EP2464827A2; JP2013501880A; DE102009037010A1; CN102472107A; WO2011018370A3

Abstract

Ein Vakuumpumpensystem weist zwei Vakuumpumpen (12, 35) auf, die miteinander verbunden sind. Um ein kompaktes Vakuumpumpensystem zu schaffen, erfolgt die Verbindung der beiden Vakuumpumpen an unmittelbar mit dem Pumpengehäuse verbundenen Verbindungselementen ( 22, 38), die Verbindungsstellen (34) ausbilden und der Auslassflansch (46) der oberen Pumpe (35) direkt auf dem Einlassflansch (14) der unteren Pumpe (12) aufgesetzt wird, ohne dass hierdurch größere Kräfte oder Momente zu übertragen sind.

Description

Vakuumpumpensvstem

Die Erfindung betrifft ein Vakuumpumpensystem, das mehrere Vakuumpumpen aufweist, die miteinander verbunden sind.

Derartige Vakuumpumpensysteme weisen zwei oder mehr Vakuumpumpen auf, die üblicherweise in Reihe angeordnet sind. Das zu fördernde Medium, üblicherweise Gas, wird somit von einer ersten Pumpe, von deren Einlass angesaugt und durch deren Auslass zu der nachfolgenden, zweiten Vakuumpumpe gefördert. Die zweite Vakuumpumpe fördert bei einem System mit zwei Vakuumpumpen üblicherweise gegen Umgebungsdruck. Gegebenenfalls können auch mehrere Vakuumpumpen in Reihe oder auch teilweise parallel zueinander angeordnet sein, wobei üblicherweise die in Förderrichtung letzte Vakuumpumpe gegen Umgebungsdruck verdichtet. Als den Umgebungsdruck verdichtende Vorvakuumpumpen werden hierbei häufig Drehschieber-, Sperrschieber-, Klauen-, mehrstufige Roots- sowie Schraubenvakuumpumpen verwendet. Als in Förderrichtung erste Vakuumpumpe solcher Pumpensysteme, an deren Einlass der niedrigste Druck erzeugt wird, werden häufig Rootspumpen verwendet. Bekannte Vakuumpumpensysteme weisen ein Gestell bzw. einen Rahmen auf, in dem die einzelnen Vakuumpumpen angeordnet sind. Hierbei werden die Vakuumpumpen beispielsweise mit Hilfe der an dem Pumpengehäuse vorgesehenen Füße auf dem Gestell montiert. Die Ein- und Auslässe der Vakuumpumpen werden sodann über feste oder flexible Leitungen oder spezielle Adapter miteinander verbunden. Die auftretenden Gewichts- und Gaskräfte werden hierbei überwiegend von dem Gestell aufgenommen. Bei derartigen Pumpsystemen ist es möglich, das Gestell mit einem Gabelstapler von unten bzw., unter Verwendung von Kranösen, mit Hilfe eines Krans anzuheben und zu bewegen. Derartige ein Gestell zur Aufnahme der einzelnen Pumpen aufweisende Vakuumpumpensysteme weisen zwar den Vorteil auf, dass die einzelnen Pumpen meist unabhängig voneinander ausgetauscht werden können. Der wesentliche Nachteil derartiger Systeme besteht jedoch darin, dass der Bauraum für das Gestell groß ist. Ferner erzeugt das Gestell sowie auch die erforderlichen Verbindungselemente zusätzliche Kosten.

Bei weiteren bekannten Vakuumpumpensystemen sind üblicherweise zwei Vakuumpumpen direkt miteinander verbunden. Ein gesondertes Gestell ist hierbei nicht vorgesehen. Die Verbindung der beiden Vakuumpumpen erfolgt durch Verbinden des Auslassflansches der ersten Vakuumpumpe unmittelbar oder über einen Adapter mit dem Einlassflansch der zweiten Vakuumpumpe. Die im Betrieb auftretenden Gewichts- und Gaskräfte müssen bei dieser Ausführungsform von den Flanschen aufgenommen und auf die Pumpengehäuse übertragen werden. Das Vorsehen von Kranösen zum Transport des Vakuumpumpensystems ist i. d. R. nicht möglich, da beim Transport sehr große Belastungen der Flansche auftreten würden und hierbei ein hohes Beschädigungsrisiko bestehen würde. Die Verbindung zweier Pumpen über den Auslass- bzw. Einlassflansch weist ferner den Nachteil auf, dass die Flansche bzw. der Adapter äußerst massiv und mit Freiräumen für Verschraubungen ausgestaltet sein müssen, um die entsprechenden Kräfte aufnehmen und übertragen bzw. überhaupt montieren zu können, wodurch zusätzliche Kosten entstehen. Ferner überdecken sich die Grundrisse der beiden miteinander verbundenen Vakuumpumpen häufig nicht, so dass eine Pumpe über den Grundriss der anderen Pumpe hinausragt. Dies führt zu großen erforderlichen Bauräumen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein kompaktes, einen möglichst geringen Bauraum benötigendes Vakuumpumpensystem zu schaffen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Das erfindungsgemäße Vakuumpumpensystem weist mindestens zwei Vakuumpumpen auf. Im ersten Fall ist ein Pumpenauslass einer ersten Vakuumpumpe mit dem Pumpeneinlass einer zweiten bzw. in Strömungsrichtung nachgeordneten Vakuumpumpe fluidisch verbunden. Die Verbindung erfolgt über eine Verbindung des Auslassflansches mit dem Einlassflansch. Die Verbindung erfolgt hierbei vorzugsweise unmittelbar über die Flansche. Es ist jedoch auch eine mittelbare Verbindung über Rohrleitungen oder andere Zwischenelemente möglich. Erfindungsgemäß sind an beiden Pumpengehäusen mindestens drei Verbindungsstellen zur Kraft- und/ oder Momentenübertragung mechanisch miteinander verbunden. Mindestens zwei der Verbindungsstellen sind hierbei erfindungsgemäß flanschunabhängig.

Ferner ist es möglich, dass der Pumpeneinlass der zweiten Vakuumpumpe mit dem Pumpeneinlass der ersten Vakuumpumpe verbunden ist. In einem derartigen Anwendungsfall sind zwei parallel geschaltete, gleichartige Vakuumpumpen so miteinander verbunden, dass eine Pumpe aus dem Ansaugbereich der anderen Pumpe absaugt, so dass dann beide Pumpen unter gleichen Betriebsbedingungen laufen, wobei auf dem freien Ansaugflansch der anderen Pumpe wieder eine weitere, auch andersartige Vakuumpumpe aufgesetzt sein kann. Anstatt einer direkten Anflanschung können beide Ansaugbereiche der gleichartigen Pumpen über eine externe Rohrleitung verbunden sein.

In einer ersten bevorzugten Ausführungsform erfolgt somit entsprechend dem Stand der Technik eine erste mechanische Verbindung über die beiden miteinander verbundenen Flansche, so dass die Verbindung des Auslassflansches mit dem Einlassflansch eine erste Verbindungsstelle ausbilden, über die ein Teil der auftretenden Kräfte und/ oder Momente übertragen wird. Erfindungsgemäß sind sodann an den beiden Pumpengehäusen mindestens zwei weitere Verbindungsstellen vorgesehen. Hierbei weisen die beiden Verbindungsstellen vorzugsweise jeweils ein Verbindungselement an beiden Pumpengehäusen auf, wobei die zwei Verbindungselemente einer Verbindungsstelle in bevorzugter Ausführungsform einander gegenüberliegend angeordnet sind. An den zumindest zwei weiteren Verbindungsstellen erfolgt ebenfalls eine Übertragung von Kräften und/ oder Momenten. Gegenüber der unmittelbaren Verbindung von zwei Vakuumpumpen über die Pumpenflansche hat das zusätzliche Vorsehen von mindestens zwei Verbindungsstellen den Vorteil, dass nur ein Teil der Kräfte und Momente von der Flanschverbindung aufgenommen werden muss. Dies hat den Vorteil, dass die Flansche selbst weniger robust ausgebildet sein müssen. Insbesondere ist es möglich, die drei Verbindungsstellen in einem möglichst großen Abstand zueinander anzuordnen, um eine vorteilhafte Kraft- und/ oder Momentenverteilung zu erzielen. In besonders bevorzugter Ausführungsform liegen somit zumindest zwei Verbindungsstellen außerhalb der Flanschflächen, d.h. derjenigen Flächen, an denen die beiden Flansche aneinander liegen und gegebenenfalls über Schraubverbindungen oder dergleichen miteinander verbunden sind. Insbesondere liegen mindestens zwei der Verbindungsstellen außerhalb der durch Normen definierten Flanschflächen. Bei großen Flanschsystemen kann es ausreichen, auch nur eine zusätzliche Verbindungsstelle anzuordnen, um so eine ausreichende Kraft- und Momentenverteilung zu erzielen. Besonders bevorzugt ist es, dass durch die mindestens zwei flanschunabhängigen Verbindungsstellen mindestens 25 %, insbesondere mindestens 40 % der im Betrieb auftretenden Kräfte und Momente aufgenommen bzw. übertragen werden. Hierdurch ist es möglich, die Flansche an dem miteinander verbundenen Pumpeneinlass und dem Pumpenauslass weniger massiv und somit entsprechend günstiger auszugestalten.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind mindestens drei flanschunabhängige Verbindungsstellen vorgesehen. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die fluidische Verbindung über den Einlass- und den Auslassflansch einfacher ausgestaltet werden kann. Insbesondere ist es möglich, dass die Flanschverbindung derart ausgebildet ist, dass diese im Wesentlichen nur zur fluidischen Verbindung dient und im Wesentlichen keine Kraftübertragung erfolgt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Flanschverbindung schwer zugänglich ist. Beispielsweise ist es möglich, bei dieser Ausführungsform die Flanschverbindung zwischen Pumpenauslass und Pumpeneinlass derart auszugestalten, dass lediglich eine abdichtende Funktion erfolgt und sofern erforderlich zusätzlich eine Positionierung über Passstifte oder dergleichen (z. B. Gehäusedichtungen mit Zentrierringen) vorgesehen ist. Dies hat den Vorteil, dass die mechanische Verbindung zwischen den zwei Vakuumpumpen an besser zugänglichen Stellen vorgesehen werden kann.

Bei dieser Ausführungsform ist der Pumpenauslass und der Pumpeneinlass somit insbesondere nicht kraftschlüssig verbunden. Insbesondere sind keine Schraubverbindungen vorgesehen.

Besonders bevorzugt ist es, dass die Verbindungselemente zumindest teilweise als vorstehende Ansätze einer Gehäusewand der entsprechenden Vakuumpumpe ausgebildet sind. Dies hat den Vorteil, dass derartige Ansätze leichter zugänglich und insbesondere auch leichter zu bearbeiten sind. Insbesondere ist es auf einfache Weise hierdurch möglich, Auflageflächen der Ansätze zu bearbeiten und möglichst eben auszugestalten. Vorzugsweise weisen hierbei zwei einander gegenüberliegende Verbindungselemente an einer Verbindungsstelle zwei zueinander planparallele Auflageflächen auf. Hierdurch ist insbesondere vermieden, dass durch die Montage des Vakuumpumpensystems Spannungen in die Gehäuse der einzelnen Vakuumpumpen eingebracht werden. Besonders bevorzugt ist es hierbei, dass mindestens zwei, vorzugsweise alle Auflageflächen einer Vakuumpumpe in einer Ebene angeordnet sind. Vorzugsweise entspricht diese Ebene einer Flansch-Auflagefläche, wobei dies insbesondere bei Ausführungsformen bevorzugt ist, bei denen über die Flanschverbindung ebenfalls eine Übertragung von Kräften und Momenten erfolgt. Bei Verwendung von drei oder vier Verbindungsstellen kann es vorteilhaft sein, die Flanschflächen von Auslass- und Einlassflansch um etwa 0,1 mm entfernt zu halten, sofern das Dichtungssystem dieses ermöglicht, so dass das Flanschsystem keinerlei Verbindungskräfte bzw. -momente aufnehmen muss. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass aufgrund Verbindungskräfte ein Pumpengehäuse verformt und somit gegebenenfalls verringerte Laufspalte für die Pumpenrotore verursacht werden.

An den einzelnen Verbindungsstellen sind vorzugsweise zusätzlich Halteelemente vorgesehen. Die Halteelemente weisen beispielsweise Schrauben, Klemmelemente oder dergleichen auf, um ein mechanisches Verbinden der einzelnen Vakuumpumpen des Vakuumpumpensystems zu gewährleisten. Die einzelnen Halteelemente sind hierbei beispielsweise in die die Verbindungselemente ausbildende Ansätze integriert. Beispielsweise kann eine Haltestelle derart ausgebildet sein, dass eine der beiden zu verbindenden Vakuumpumpen einen zylindrischen Ansatz aufweist, auf dem ein seitlich nach außen, bezogen auf das zweite Pumpengehäuse, ragender fußartiger Ansatz aufliegt. Es ist sodann möglich, als Halteelement eine Schraube vorzusehen, die durch den fußartigen Ansatz der oberen Pumpe hindurch in den zylindrischen Ansatz der unteren Pumpe geschraubt wird. Ebenso ist es möglich, gesonderte Halteelemente vorzusehen, wobei hierbei beispielsweise zwei zylindrisch einander gegenüberliegende Ansätze vorgesehen sind, die aneinander anliegen, jedoch nicht mechanisch miteinander verbunden sind. Über eine klauenartige Verbindung, eine Verbindung mittels einer Öse oder dergleichen, können die beiden Gehäuse der Vakuumpumpe sodann insbesondere außen an deren Seitenwänden miteinander verbunden sein.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist mindestens ein Verbindungselement einer Verbindungsstelle derart ausgebildet, dass ein Verschieben der beiden Verbindungselemente an dieser Verbindungsstelle zu einander möglich ist. Insbesondere ist hierbei eines der beiden Verbindungselemente schienenartig ausgebildet, so dass das zweite Verbindungselement dieser Verbindungsstelle innerhalb des ersten schienenartigen Verbindungselements verschoben werden kann. Besonders bevorzugt ist es hierbei, zwei Verbindungsstellen derartig auszubilden, wobei die beiden Verschieberichtungen zueinander parallel sind. Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass auf einfache Weise Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden können und das Auftreten von Spannungen aufgrund der Montage vermieden ist. Auch ist es hierdurch möglich, Vakuumpumpen unterschiedlicher Größe miteinander zu verbinden. Auch ist die Montage und Demontage aufgrund des Vorsehens derartiger schienenartiger Verbindungselemente insbesondere unter engen räumlichen Bedingungen erleichtert. Bei entsprechender Auslegung der schienenartigen Verbindungselemente können auch unterschiedliche Wärmedehnungen der beiden Pumpen kompensiert werden.

Des Weiteren ist es möglich, zwischen Verbindungselementen zum Niveauausgleich Distanzelemente vorzusehen. Dies ist insbesondere zweckmäßig, da hierdurch unterschiedliche Pumpen miteinander verbunden werden können, so dass ein Baukastensystem aufgebaut werden kann. Die entsprechenden Distanzelemente können hierbei starr oder elastisch ausgebildet sein. Die Lage der einzelnen Verbindungselemente ist in besonders bevorzugter Ausführungsform zumindest teilweise derart gewählt, dass die Verbindungselemente im Bereich von Seitenwänden des Pumpengehäuses und/ oder im Bereich von Lagerflanschen angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass eine gute Kraft- und/ oder Momenteneinleitung in die Pumpengehäuse möglich ist. Es ist hierdurch gewährleistet, dass aufgrund der eingeleiteten Kräfte und/ oder Momente eine möglichst geringe Verformung der Pumpengehäuse erfolgt. Dies ist insbesondere aufgrund des sehr engen Spiels zwischen den Pumpengehäusen und den Pumpelementen wie den Rotoren vorteilhaft.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bzw. einer möglichen Weiterbildung der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist zwischen den beiden zu verbindenden Vakuumpumpen ein Adapterelement vorgesehen. Hierdurch ist es möglich, beispielsweise sehr unterschiedliche Vakuumpumpen miteinander zu verbinden. Insbesondere ist es möglich, eine Vakuumpumpe, die keine gesonderten Verbindungselemente aufweist, über den Auslassflansch mit einer weiteren Vakuumpumpe zu verbinden, die sodann mehrere Verbindungselemente aufweist. Hierzu weist das Adapterelement vorzugsweise mindestens zwei Adapterfüße auf. Eine derartige Verbindung ist insbesondere dann möglich, wenn der Flansch der oberen Pumpe zur Aufnahme von Kräften und/ oder Momenten ausreichend dimensioniert ist. Die untere Pumpe würde wiederum so belastet, dass mindestens zwei flanschunabhängige Verbindungsstellen mindestens 25 %, insbesondere mindestens 40 % der im Betrieb auftretenden Kräfte aufnehmen bzw. übertragen würden.

Die einzelnen vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen des Vakuumpumpensystems mit mindestens zwei Vakuumpumpen weisen insbesondere den Vorteil auf, dass durch entsprechende Abstimmung der Lage der Einlass- und Auslassflansche sowie der Verbindungsstellen ein sehr kompaktes Vakuumpumpensystem realisiert werden kann. Insbesondere weist dies eine geringe Baulänge auf, da es beispielsweise möglich ist, die kleinere von zwei Vakuumpumpen innerhalb des Grundrisses der größeren Vakuumpumpe anzuordnen, so dass die kleinere Pumpe nicht über die größere Pumpe vorsteht. Insbesondere bei Rootspumpen ist es möglich, die Position des Auslassflansches axial zumindest in gewissen Grenzen frei zu wählen. Hierdurch ist eine entsprechende geometrische Anpassung und somit eine Verbesserung der Lage der beiden Pumpen zueinander möglich, um ein kompaktes Vakuumpumpensystem zu schaffen.

Insbesondere ist es durch das erfindungsgemäße Vorsehen von Verbindungselementen an den einzelnen Vakuumpumpen möglich, ein Baukastensystem unterschiedlicher Vakuumpumpen, insbesondere von Vorvakuum- und Hochvakuumpumpen vorzusehen. Es ist hierbei auf einfache Weise möglich, unterschiedliche Pumpen mit verschiedenen Leistungen miteinander zu kombinieren, so dass Vakuumpumpensysteme mit sehr unterschiedlichem Leistungsspektrum auf einfache Weise realisiert werden können. Hierdurch ist es möglich, die Systemkosten sehr niedrig zu halten. Ferner weisen die unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung die Vorteile auf, dass ein kompaktes Vakuumpumpensystem geschaffen werden kann, dass zusätzlich eine hohe Robustheit aufweist. Des Weiteren kann die Montage deutlich vereinfacht werden. Aufgrund des vorzugsweise gestalteten Baukastensystems ist eine hohe Flexibilität erzielbar, wobei ein modulares skalierbares Baukastensystem realisiert werden kann. Des Weiteren ist es selbstverständlich möglich, mehr als zwei Pumpen in einem Vakuumpumpensystem miteinander zu kombinieren. Aufgrund der vorteilhaften Kraft- und/ oder Momentenübertragung ist ferner ein Transport des gesamten Vakuumpumpensystems mit einem Kran oder einem Flurfördersystem (z. B. Gabelstapler) möglich.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figuren 1 bis 5 Draufsichten unterschiedlicher Ausführungsformen einer

Vakuumpumpe eines Vakuumpensystems,

Figur 6 eine vergrößerte Schnittansicht in Richtung des Pfeils VI in

Figur 5,

Figur 7 eine schematische Draufsicht einer bevorzugten

Ausgestaltung einer Verbindungsstelle,

Figur 8 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie VIII in

Figur 7,

Figuren 9 und 10 schematische Seitenansichten bevorzugter Ausgestaltungen von Verbindungsstellen,

Figur 11 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Vakuumpumpensystems,

Figur 12 eine Ansicht der Unterseite der in Figur 11 dargestellten oberen Vakuumpumpe in Richtung des Pfeils XII in Figur 11,

Figur 13 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer Flanschverbindung und

Figur 14 eine schematische Seitenansicht einer weiteren

Ausführungsform eines Vakuumpumpensystems mit Adapterelement. In den Figuren 1 bis 5 ist stark vereinfacht jeweils eine Draufsicht auf eine Vakuumpumpe, wie eine Schrauben-Vakuumpumpe dargestellt. Auf die jeweilige Oberseite 10 des entsprechenden Vakuumpengehäuses wird die zweite in den Figuren nicht dargestellte Vakuumpumpe des Vakuumpumpensystems aufgesetzt und mit der ersten dargestellten Vakuumpumpe 12 verbunden. In sämtlichen bei den Figuren 1 bis 5 dargestellten Vakuumpumpen 12 ist an der Oberseite 10 ein Einlassflansch 14 dargestellt, der eine Einlassöffnung 16 umgibt. Der Einlassflansch 14, der im dargestellten Ausführungsbeispiel einen quadratischen Querschnitt aufweist, kann selbstverständlich auch kreisförmig ausgebildet sein. Der Einlassflansch 14 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel vier Befestigungsbohrungen 18 auf. Über korrespondierende Befestigungsbohrungen an dem Auslassflansch, der mit der ersten Pumpe 12 zu verbindenden daraufgesetzten zweiten Pumpe, kann eine mechanische Verbindung der beiden Flansche über Schrauben erfolgen. Ferner weisen die in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Vakuumpumpen 12 seitlich einen Auslass 20 auf.

Zur Ausbildung von Verbindungsstelien sind in dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sechs zylindrisch ausgebildet, sich von der Gehäuseseite 10 nach oben erstreckende Verbindungselemente 22 vorgesehen. Über diese zylindrischen, säulenartigen Verbindungselemente 22 kann über unterschiedliche Verbindungsmöglichkeiten, wie später anhand der Figuren 6 bis 10 erläutert, eine Verbindung mit der zweiten bzw. oberen Vakuumpumpe erfolgen. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind somit außerhalb des Flansches 14 sechs flanschunabhängige Verbindungselemente 22 zur Ausbildung von bis zu sechs Verbindungsstellen vorgesehen. Die Verbindung der ersten Pumpe 12 mit der darüber angeordneten zweiten Pumpe kann somit mechanisch ausschließlich über die Verbindungsstellen erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass über dem Flansch 14 keine oder nur geringe Kräfte und/ oder Momente übertragen werden müssen. Es ist somit nicht erforderlich, den Flansch 14 besonders robust oder stabil auszugestalten. Insbesondere bei kleineren Vakuumsystemen kann es ausreichend sein, nur zwei Verbindungselemente 22 (Figur 2) vorzusehen. Die Verbindung mit der zweiten darüber angeordneten Vakuumpumpe erfolgt somit sodann über die beiden Verbindungselemente 22 sowie über den Flansch 14.

Bei einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit sind drei flanschunabhängige Verbindungsstellen 22 (Figur 3) vorgesehen. Es handelt sich somit um eine Dreipunkt-Verbindung über die drei Verbindungselemente 22. Der Flansch 14 muss bei dieser Ausführungsform nicht zur Aufnahme von Kräften und/ oder Momenten geeignet sein.

Bei den in Figur 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen weisen die einzelnen zylindrisch ausgebildeten Verbindungsstellen 22

Gewindebohrungen 24 zur Aufnahme von Befestigungsschrauben auf, wobei auch bei diesen Ausführungsbeispielen eine andere, nachfolgend anhand der Figuren 7 bis 10, beschriebene Verbindung der beiden Pumpen erfolgen kann.

Eine alternative Verbindung ist schematisch in Figur 4 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Verbindung nicht über die Verbindungselemente 22. Die Verbindungsstellen 22 sind hierbei zylindrisch ausgebildet und weisen eine ebene Oberfläche 26 auf, auf der beispielsweise den Verbindungselementen 22 entsprechende zylindrische fußartige Elemente der darüber liegenden Vakuumpumpe aufgesetzt sind. Die Verbindungselemente 22 dienen somit in dieser Ausführungsform ausschließlich als Auflage, jedoch nicht zur mechanisch festen Verbindung. Die mechanische Verbindung erfolgt über gesonderte Halteelemente 28. Hierbei ist im dargestellten Ausführungsbeispiel je Verbindungselement 22 ein Halteelement 28 vorgesehen, das an einer Außenwand 30 des Pumpengehäuses angeordnet ist. Es handelt sich hierbei um Ansätze mit U- förmigen Ausnehmungen, so dass eine Befestigung mit einem entsprechenden an der zweiten Vakuumpumpe vorgesehenen Halteelement über Gewindestangen und dergleichen möglich ist (siehe hierzu später Figur 9). In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (Figur 5) sind anstelle der zylindrischen Verbindungselemente 22 schienenartige Verbindungselemente 32 vorgesehen. Diese Verbindungselemente weisen eine im Querschnitt rechteckige Schiene 33 auf, die fest mit dem Gehäuse der unteren Pumpe 12 verbunden ist. Auf der Schiene 33 ist ein Schlitten 37, der fest mit dem Gehäuse der oberen Pumpe verbunden ist, in Längsrichtung 39 des Pumpengehäuses verschiebbar. Zur Justage kann ferner eine seitliche Führung 33a vorgesehen sein. Hierdurch ist auf einfache Weise ein Ausrichten der oberen Pumpe gegenüber der unteren Pumpe möglich. Hierdurch ist insbesondere sichergestellt, dass in den Flansch 14 keine Spannungen aufgrund der Montage eingebracht werden. Zur mechanischen Verbindung der beiden Pumpen sind bei dieser Ausführungsform sodann wieder an den Seitenwänden 30 der unteren Pumpe sowie auch der oberen nicht dargestellten Pumpe Halteelemente 28 vorgesehen.

Die Verbindung von zwei oder mehr Pumpen eines Vakuumpumpensystems kann wie nachfolgend anhand der Figuren 7 bis 10 erläutert, erfolgen.

Bei einer ersten Ausführungsform einer Verbindungsstelle 34 (Figuren 7, 8) ist mit der oberen Seite 10 der unteren Pumpe 12 das zylindrisch ausgebildete Verbindungselement 22 vorgesehen. Ein Gehäuse 36 einer oberen Pumpe weist einen seitlichen augenartigen Ansatz 38 auf. Dieser liegt mit seiner Unterseite auf der ebenen Oberseite 26 des Verbindungselements 22 auf. Ferner weist das Verbindungselement 38 des oberen Pumpengehäuses 36 eine Bohrung 40 auf, die mit der Gewindebohrung 24 des unteren Verbindungselements 22 fluchtet. Es ist somit möglich, die Fixierung über eine in Figur 7 nicht dargestellte Schraube 42 (Figur 8) vorzunehmen.

Ebenso ist es möglich eine Verbindungsstelle 34 durch die Verbindung von zwei laschenförmigen Verbindungselementen 38 (Figur 9) zu realisieren. Die beiden laschenartig ausgebildeten Verbindungselemente 38 liegen in dem in Figur 9 dargestellten Ausführungsbeispiel nicht unmittelbar aneinander an, sondern weisen ein dazwischen angeordnetes Distanzelement 44 auf. Dieses kann starr oder elastisch ausgebildet sein und je nach Ausgestaltung der Verbindungselemente gegebenenfalls auch entfallen.

Die beiden laschenartigen, insbesondere an einer Außenwand der Pumpgehäuse angeordneten Verbindungselemente 38 können auch als Halteelemente dienen. Über die Halteelemente erfolgt somit, wie vorstehend anhand der Halteelemente 28 (Figuren 4 und 5) beschrieben, im Wesentlichen ein mechanisches Verbinden der beiden Pumpen. Zusätzlich sind sodann Verbindungselemente vorgesehen, auf denen die beiden Pumpen aufeinander aufliegen, jedoch keine mechanische Verbindung erfolgt. Diese können wie beispielsweise anhand der Figuren 4 und 5 beschrieben, ausgebildet sein.

Ferner kann eine Verbindungsstelle 34 auch wie in Figur 10 dargestellt, ausgebildet sein. Hierbei ist zwischen einem laschenförmigen Verbindungselement 38 und einem zylindrischen Verbindungselement 22, die wiederum über eine Schraube 42 miteinander verbunden sind, bedarfsweise ein Distanzelement 44 angeordnet.

In Figur 11 ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Pumpensystems gemäß der Erfindung dargestellt. Das Pumpensystem weist als untere, erste Pumpe 12 beispielsweise eine Schrauben-Vakuumpumpe auf. Als zweite bzw. obere Pumpe 35 ist eine Roots-Vakuumpumpe angeordnet. Die Verbindung der beiden Pumpen 12, 35 ist derart aufeinander abgestimmt, dass das Vakuumpumpensystem möglichst kompakt ausgebildet ist. Insbesondere steht in Seitenansicht die obere Pumpe 35 seitlich nicht über der unteren Pumpe 12 vor. Die Verbindung der beiden Pumpen 12, 35 erfolgt auf der rechten Seite in Figur 11 über zwei hintereinander liegende Verbindungsstellen 34. Diese sind wie in Figur 9 und 10 dargestellt, ausgebildet, wobei zum Höhenausgleich ein Distanzelement 44 vorgesehen ist. Auf der in Figur 11 linken Seite sind ebenfalls hintereinander angeordnet zwei weitere Verbindungsstellen 34 vorgesehen, wobei es sich hierbei um eine, entsprechend Figuren 7 und 8 ausgebildete, Verbindungsstelle handelt. Diese weist kein Distanzelement auf.

In der Unteransicht der Roots-Vakuumpumpe 35 (Figur 12) sind somit die vier Verbindungselemente 38 der vier Verbindungsstellen 34 sichtbar. Ferner ist aus dieser Ansicht ein Auslassflansch 46 ersichtlich, der mit dem Einlassflansch 14 der unteren Pumpe 12 verbunden ist. Die Verbindung kann über Schrauben an entsprechenden hierfür vorgesehenen Bohrungen 18 erfolgen. Da jedoch nicht unbedingt eine Kraft- und/ oder Momentenübertragung über die Flansche 46, 14 erfolgen muss, kann auch eine rein fluidische Verbindung mit entsprechenden Dichtelementen erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass an den gegebenenfalls schwer zugänglichen Flanschen 14, 46 keine Montage durch Schrauben erfolgen muss.

Eine Flanschverbindung zwischen zwei Flanschen 14, 46 ist als Beispiel in Figur 13 dargestellt. Bei einer derartigen Flanschverbindung erfolgt im Wesentlichen keine Übertragung von Kräften und/ oder Momenten zwischen den beiden Flanschen 14, 46. Es handelt sich um eine rein fluidische Verbindung zwischen den beiden Flanschen 14, 46. Hierzu ist in dem Flansch 14 eine Ringnut 48 vorgesehen, die den Einlass 16 der unteren Pumpe 12 umgibt. An der Ringnut 48 ist ein Dichtelement 52 angeordnet, so dass ein Abdichten gegenüber dem oberen Flansch 46 erfolgt. Die beiden Gehäuse werden an Verbindungsstellen 34 über Schrauben 42 miteinander verbunden und zueinander ausgerichtet. Eine Ausrichtung kann auch über Passstϊfte erfolgen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung eines Pumpensystems ist eine obere bzw. zweite Pumpe 56 (Figur 14) ausschließlich über ihren Auslassflansch 46 mit der unteren Pumpe 12 verbunden. Um eine gute Aufnahme der auftretenden Kräfte und/ oder Momente zu realisieren, erfolgt keine unmittelbare Verbindung des Auslassflansches 46 mit dem Einlassflansch 14. Vielmehr ist ein Adapterelement 58 vorgesehen. Das Adapterelement ist derart ausgebildet, das es einerseits eine mechanische und fluidische Verbindung zwischen den beiden Flanschen 46, 14 realisiert und ferner mindestens zwei Adapterfüße 60 aufweist. Das Adapterelement 58 des dargestellten Ausführungsbeispiels ist in Draufsicht somit im Wesentlichen Y-förmig ausgestaltet, so dass die Adapterfüße 60 hintereinanderliegend angeordnet sind. Die beiden Adapterfüße 60 sind mit Verbindungselementen 22 der unteren Pumpe 12 verbunden, wobei die Verbindung erfindungsgemäß wie an unterschiedlichen Beispielen beschrieben erfolgen kann.

Um die gegebenenfalls schwere obere Vakuumpumpe möglichst kraft- und momentenfrei auf das Pumpengehäuse der unteren Pumpe montieren zu können, ist es besonders vorteilhaft, das Adapterelement 58 so zu gestalten, dass es X-förmig über vier Verbindungsstellen 22 fixiert wird und der Einlassflansch 14 der unteren Pumpe 12 nahezu unbelastet bleibt.

Selbstverständlich können erfindungsgemäße Pumpensysteme nicht nur zwei, sondern auch mehr als zwei Pumpen aufweisen.

Claims

Patentansprüche

1. Vakuumpumpensystem, mit einer ersten einen Pumpeneinlass (16) und einen Pumpenauslass (20) aufweisenden Vakuumpumpe (12), einer zweiten einen Pumpeneinlass und einen Pumpenauslass (50) aufweisenden Vakuumpumpe (35), wobei der Pumpenauslass (50) und/ oder der Pumpeneinlass der zweiten Vakuumpumpe (35) mit dem Pumpeneinlass (16) der ersten Vakuumpumpe fluidisch über Flansche (14, 46) verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein erstes und ein zweites Pumpengehäuse (11, 36) an mindestens drei Verbindungsstellen (22, 34, 38; 14, 46) zur Kraftübertragung mechanisch miteinander verbunden sind, wobei mindestens zwei Verbindungsstellen (22, 34, 38) flanschunabhängig sind.

2. Vakuumpumpensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Verbindungsstelle (22, 34, 38) zwei einander gegenüberliegende Verbindungselemente (22, 38) aufweist.

3. Vakuumpumpensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Verbindungsstellen (22, 34, 38) außerhalb der Flanschflächen liegen.

4. Vakuumpumpensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei flanschunabhängige Verbindungsstellen (22, 34, 38) derart ausgebildet sind oder angeordnet sind, dass sie zusammen mindestens 25 %, insbesondere mindestens 40 % der im Betrieb auftretenden Kräfte und/ oder Momente übertragen.

5. Vakuumpumpensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei Verbindungsstellen (22, 34, 38) flanschunabhängig sind.

6. Vakuumpumpensystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des Pumpeneinlasses (16) mit dem Pumpenauslass (50) im Wesentlichen nur als fluidische Verbindung ausgebildet ist.

7. Vakuumpumpensystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Pumpeneinlass (16) und dem Pumpenauslass (50) keine kraftschlüssige, insbesondere keine Schraubenverbindung vorgesehen ist.

8. Vakuumpumpensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (22, 38) gegenüber einer Gehäusewand (10, 30) vorstehende Ansätze aufweisen.

9. Vakuumpumpensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass einander gegenüberliegende miteinander verbundene Verbindungselemente (22, 38) einer Verbindungsstelle (22, 34, 38) zwei zueinander planparallele Auflageflächen (26) aufweisen.

10. Vakuumpumpensystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageflächen (26) von mindestens zwei Verbindungselementen (22, 38) einer Vakuumpumpe (12, 35) in einer Ebene liegen, vorzugsweise in der Ebene einer Flansch-Anlagefläche.

11. Vakuumpumpensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstellen (22, 34, 38) Halteelemente (28) aufweisen, wobei die Halteelemente (28) vorzugsweise in die Ansätze (22, 38) integriert oder gesondert vorgesehen sind.

12. Vakuumpumpensystem nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (33, 33a, 37) zumindest einer Verbindungsstelle (34) zueinander verschiebbar ausgebildet sind.

13. Vakuumpumpensystem nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausgleichen von Niveauunterschieden zwischen einander gegenüberliegenden Verbindungselementen (22, 38), insbesondere deren Auflageflächen ein Distanzelement (44) angeordnet ist.

14. Vakuumpumpensystem nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (22, 38) zumindest teilweise im Bereich von Seitenwänden (10, 30) des Pumpengehäuses und/ oder im Bereich von Lagerflanschen angeordnet sind.

15. Vakuumpumpensystem nach einem der Ansprüche 2 bis 14, gekennzeichnet durch ein zwischen zwei miteinander verbundenen Vakuumpumpen (12, 56) angeordnetes Adapterelement (58) zur Verbindung von nicht einander gegenüberliegenden Verbindungselementen ( 22, 38; 46, 14), wobei eine der Vakuumpumpen (56) gegebenenfalls nur eine als Flansch ausgebildete Verbindungsstelle (46) aufweist.

16. Vakuumpumpensystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur Gewichtsaufnahme einer oberen Vakuumpumpe (56) das Adapterelement (58) mindestens zwei Adapterfüße (60) aufweist.

17. Vakuumpumpensystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur Gewichtsaufnahme einer oberen Vakuumpumpe (56) das Adapterelemeπt (58) mindestens drei, vorzugsweise vier Adapterfüße (60) aufweist, so dass der Einlassflansch (14) vorzugsweise belastungsfrei bleibt.

18. Vakuumpumpensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17 mit mehr als zwei Vakuumpumpen.