WO2014170099A1 - Vakuumpumpe - Google Patents

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WO2014170099A1
WO2014170099A1 PCT/EP2014/055927 EP2014055927W WO2014170099A1 WO 2014170099 A1 WO2014170099 A1 WO 2014170099A1 EP 2014055927 W EP2014055927 W EP 2014055927W WO 2014170099 A1 WO2014170099 A1 WO 2014170099A1
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WO
WIPO (PCT)
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bearing
rotor shaft
stop
vacuum pump
pump according
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2014/055927
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Berger
Ioannis ANASTASSIADIS
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.)
Leybold GmbH
Original Assignee
Oerlikon Leybold Vacuum GmbH
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Filing date
Publication date
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Ceased 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
    • 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
    • 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

  • the invention relates to a vacuum pump, in particular a turbomolecular pump.
  • Vacuum pumps such as turbomolecular pumps have a rotor shaft mounted in a pump housing.
  • the rotor shaft which is driven by a drive unit, such as an electric motor, carries at least one rotor element.
  • These may be a plurality of rotor elements having blades, between which in each case a plurality of blades having stator blades are arranged to form a turbomolecular stage.
  • such vacuum pumps may also include a Holweck stage, a side channel pump, and the like. Since the rotor shaft rotates at high speeds in vacuum pumps, such as turbomolecular pumps, with which a very high vacuum can be generated, it is necessary that the two bearing elements are prestressed in order to adjust the shaft in the axial direction.
  • Such fast-rotating rotor shafts are operated in particular at a speed of, for example, 60,000 revolutions per minute.
  • small axial movements of the rotor shaft may occur during operation. These occur, for example, in a short-term change in the amount of gas delivered, when switching valves and the like.
  • Such axial movements must be avoided, especially in turbomolecular pumps, since the distance between the rotor discs and the stator discs must be extremely low and thus already small axial displacements can lead to touching these components.
  • the axial rigidity of a magnetic bearing is high when the bearing clearance of a mechanical bearing, such as a rolling bearing is greater than or equal to the quotient of the axial preload force of the mechanical bearing and the axial stiffness of the magnetic bearing.
  • the provision of such a stiffer magnetic bearing involves the risk that the magnetic bearing no longer generates the required restoring force when the rotor shaft is subjected to excessive axial movement. Rather, the magnetic bearing causes at a large axial deflection even a force in the direction of the axial movement, so that a reset is no longer possible, but there is a permanent damage to the rotor elements.
  • the object of the invention is to provide a stop element for a vacuum pump, in particular a vacuum pump with fast-rotating rotor shaft, through which a reliable permanent operation of the vacuum pump is ensured even when using rigid bearing elements, in particular a rigid magnetic bearing.
  • an axial movement of the rotor shaft limiting stop element is provided which has a rotatable limiting element.
  • This has the advantage that no significant friction takes place when the rotor shaft makes contact with the stop element, since the limiting element of the stop element can rotate with it. This ensures permanently that damage to the rotor elements is avoided even when axial movements of the rotor shaft occur.
  • the limiting element is arranged without play in the stop element. This ensures that a defined axial gap does not change.
  • the limiting element is rotatably supported by rolling elements.
  • the limiting element is a bearing ring of a roller bearing or a roller bearing connected to a bearing ring Component. It is possible to provide a thrust bearing, so that an outer side of a bearing ring or a component connected thereto serves as a limiting element.
  • a bearing ring of a radial bearing or a component connected to this serve as a limiting element, in which case in particular a front or narrow side of the bearing element serves as a limiting element, which comes into contact with the rotor shaft.
  • a clamping element such as a spring, an elastomer component or the like.
  • a rotatable intermediate element such as.
  • a rolling bearing is arranged between the clamping element and the limiting element.
  • the power transmission then takes place from the clamping element via the intermediate element to the limiting element, so that a play-free arrangement is realized.
  • the preferably designed as a roller bearing intermediate element is in this case arranged in a preferred embodiment such that the clamping element is connected directly or indirectly with one of the bearing rings of this bearing. The other bearing ring of this bearing is then in turn directly or indirectly connected to the limiting element.
  • each further arranged between components can be provided so that no immediate connection takes place. Possibly. can furthermore be provided, in particular for adjusting the backlash a clamping screw, a clamping nut or a similar adjustment.
  • connection element has two bearing arrangements braced with one another without clearance, wherein one of the bearing rings or a component connected to at least one of the bearing rings serves as a delimiting element.
  • the stop element on a stop housing, which is connected to the pump housing.
  • the connection to the pump housing is in this case such that an axial displacement or adjustment of the entire stop housing for adjusting the axial gap is possible.
  • an adjustment element for adjusting the axial gap in the stop element may be an adjusting element which acts directly or indirectly on the limiting element and which, for example, is axially displaceable via a thread.
  • the bias of the rotor shaft is very stiff. Since it is particularly preferred that at least one of the two bearing elements, in particular the high vacuum-side bearing element is designed as a magnetic bearing, must be ensured in a very stiff magnetic bearing that the axial gap has a small width. This is when using the stop element according to the invention possible so that axial gaps of less than 0.1 mm and in particular even less than 0.05 mm are permanently feasible. With the aid of the adjustment element, if necessary, slight readjustment would be possible in a simple manner.
  • Fig. 2 shows a second preferred embodiment of the invention
  • Fig. 3 shows a third preferred embodiment of the invention.
  • a rotor shaft 10 is always shown schematically, the rotor elements, not shown, such as blades of a turbomolecular pumps, carries elements of a Holweckcut or the like.
  • the rotor shaft 10 is mounted in the preferred embodiments on the top, high vacuum side in the figures on a magnetic bearing 12 and on the outlet side via a bearing element designed as a rolling bearing 14.
  • the two bearing elements 12, 14 are axially biased, so that a very rigid mounting of the rotor shaft 10 is realized.
  • the two bearing elements 10, 12 are arranged in a schematically illustrated pump housing 16.
  • a stop housing 18 of a stop element 20 is connected to the pump housing 16, wherein the connection takes place, for example, via a thread, so that setting the axial gap 24 by axial displacement of the stop element 20 in the direction of an arrow 22 is possible.
  • the lower end of the rotor shaft 10 is connected to an abutment part 26 screwed on, for example.
  • the stop member 26 opposite is arranged in this embodiment as a bearing ring 28 of a thrust bearing 30 rotatable limiting element. Between the rotatable limiting element 28 forming bearing ring and the stop member 26 of the axial gap 24 is formed.
  • Trained as a bearing ring limiting element 28 is rotatably supported by rolling elements 32.
  • the rolling elements 32 are arranged in a further bearing ring 34 of the axial roller bearing 30, wherein the bearing ring 34 is fixed in the stop housing 18.
  • a radial bearing 36 is provided in the illustrated embodiment. This surrounds in the illustrated embodiment, the end of the rotor shaft 10 and the stop member 26, wherein the roller bearing 36, the stop member 26 is not affected.
  • An outer bearing ring 38 of the rolling bearing 36 is arranged in the stop housing 18, but not pressed, so that an axial displacement is possible.
  • a spring formed as a clamping element 42 which is supported via an intermediate ring 44 on a lug 46 of the stop housing. The force caused by the clamping element 42 is transmitted via the outer bearing ring on the rolling elements 46 and of these on the inner bearing ring 48.
  • the inner bearing ring 48 bears against an outer side 50 of the bearing ring 28 or the limiting element 28.
  • the power of Clamping element 42 is thus transmitted from the outer bearing ring 48 to the bearing ring 28 and then via the rolling elements 32 in the fixed bearing housing 18 in the stop ring 34.
  • a play-free arrangement of the limiting element 28 is realized, wherein this is simultaneously freely rotatable.
  • an adjustment element 52 can be arranged in the stop housing 18, which is screwed into the stop housing 18 in the illustrated embodiment.
  • the width of the axial gap 24 can be adjusted.
  • the optional adjustment element 52 can also be omitted, so that, for example, a closed stop housing 18 is provided and the adjustment takes place via an axial displaceability of the stop housing 18 in the direction of the arrow 22.
  • a further radial bearing 54 is provided instead of the thrust bearing 30, the outer ring 56 is arranged in the stop housing 18, but axially displaceable.
  • An inner ring 58 of the rolling bearing 54 is rotatable about rolling elements 60.
  • a limiting element 62 is arranged between the inner bearing ring 58 of the rolling bearing 54 and the inner bearing ring 38 of the rolling bearing 36.
  • the axial gap 24 is then formed between an upper side 64 of the delimiting element 62 and the delimiting part 26.
  • the play-free clamping of the two bearings 36,54 is carried out according to the in Fig.
  • the force is in turn introduced by the clamping element 42 in the outer bearing ring 38 and the rolling elements 46 in the inner bearing ring 48. From the inner bearing ring 48, the power transmission takes place via the limiting element 42 in the inner bearing ring 58 and from there via the rolling elements 60 in the outer bearing ring 56.
  • an adjustment element 52 can again be provided for adjustment, which is screwed into the stop housing 18 for axial displacement.
  • the adjustment element 52 shown in FIG. 2 acts on the outer bearing ring 56 in the opposite direction of the force applied by the tensioning element 42.
  • the adjustment element 52 may also be omitted, wherein then the outer bearing ring 56 is fixed in the stopper housing 18 and the adjustment according to the embodiment shown in FIG. 1 via axial displacement of the stop housing 18 in the pump housing 16 in the direction of the arrow 22.
  • FIG. 3 further preferred embodiment of the invention is similar to the embodiment shown in Fig. 2 constructed.
  • the essential difference is that the stop member 26, which is connected to the rotor shaft 10, comes in this embodiment with an end face 66 of the inner bearing ring 48 of the bearing 36 in contact.
  • the axial gap 24 is thus formed between the stop member 26 and the surface 66 of the inner bearing ring 48.
  • the two inner bearing rings 48,58 of the two bearings 36,54 are connected via a connecting part 68 with each other.
  • the backlash is in turn realized via the clamping element 42, which introduces the force according to the embodiments described above in the outer bearing ring 38.
  • the force is then again about the rolling elements 46 in the inner bearing ring 48, of this via the intermediate part 68 in the inner bearing ring 58 and then transmitted via the rolling elements 60 in the outer bearing ring 56.
  • the optional adjustment element 52 is provided, which acts counter to the force applied by the clamping element 42 force on the outer bearing ring 56.
  • the bearing ring 56 is axially displaceable in the stop housing 18. If the adjustment is made by moving the stop housing 18 over the pump housing 16, then the outer bearing ring 56 is fixed in the stop housing 18.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Eine Vakuumpumpe wie eine Turbomolekularpumpe weist eine Rotorwelle (10) auf, die mindestens ein Rotorelement trägt. Die Rotorwelle (10) ist insbesondere bei schnell drehenden Vakuumpumpen über zwei Lagerelemente (10,14) vorgespannt gelagert. Bspw. beim Schalten von Ventilen können trotz der Vorspannung Axialbewegungen auftreten. Insbesondere bei dem Verwenden eines hochsteifen Magnetlagers als Lagerelement muss sichergestellt sein, dass nur eine sehr geringe axiale Auslenkung der Rotorwelle (10) möglich ist. Hierzu ist ein die Axialbewegung der Rotorwelle (10) begrenzendes Anschlagelement (20) vorgesehen. Um das Auftreten von Abrieb zwischen dem Anschlagelement und der Rotorwelle (10) bzw. einem mit der Rotorwelle (10) verbundenen Anschlagteil (26) zu verringern, weist das Anschlagelement (20) ein drehbares Begrenzungselement (28,48,62) auf.

Description

Vakuumpumpe
Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere eine Turbomolekularpumpe.
Vakuumpumpen, wie Turbomolekularpumpen weisen eine in einem Pumpengehäuse gelagerte Rotorwelle auf. Die Rotorwelle, die von einer Antriebseinheit, wie einem Elektromotor angetrieben ist, trägt mindestens ein Rotorelement. Hierbei kann es sich um mehrere, Schaufeln aufweisende Rotorelemente handeln zwischen denen jeweils ebenfalls mehrere, Schaufeln aufweisende Statorelemente zur Ausbildung einer Turbomolekularstufe angeordnet sind. Bspw. können derartige Vakuumpumpen auch eine Holweck- Stufe, eine Seitenkanalpumpe und dergleichen aufweisen. Da die Rotorwelle bei Vakuumpumpen, wie Turbomolekurlarpumpen, mit denen ein sehr hohes Vakuum erzeugt werden kann, mit hohen Drehzahlen rotieren, ist es erforderlich, dass die beiden Lagerelemente vorgespannt sind, um die Welle in axialer Richtung zu justieren. Derartige schnelldrehende Rotorwellen werden insbesondere mit einer Drehzahl von bspw. 60 000 Umdrehungen pro Minute betrieben. Trotz des Vorsehens gegeneinander verspannter Lagerelemente kann es im Betrieb zu geringen Axialbewegungen der Rotorwelle kommen. Diese treten bspw. bei einer kurzfristigen Veränderung der geförderten Gasmenge, beim Schalten von Ventilen und dergleichen auf. Derartige Axialbewegungen müssen insbesondere bei Turbomolekularpumpen vermieden werden, da der Abstand zwischen den Rotorscheiben und den Statorscheiben äußerst gering sein muss und somit bereits geringe axiale Verschiebungen zum Berühren dieser Bauteile führen können.
Aus EP 2 126 365 ist bekannt, das auslassseitige Lagerelement mit einem spiralförmigen Ausgleichselement zu umgeben. Durch dieses Ausgleichselement, das stets eine Rückstellkraft bewirkt, wird einerseits eine Pendelbewegung der Rotorwelle und andererseits eine geringfüge Axialbewegung der Rotorwelle ausgeglichen. Dieses Ausgleichselement ist allerdings nur zum Ausgleich einer Axialbewegung geeignet, wenn ein verhältnismäßig schwaches Magnetlager als hochvakuumseitiges Lagerelement vorgesehen wird. Diese Anordnung ist beim Vorsehen eines steiferen Lagerelements zum Ausgleich einer ggf. im Betrieb durch Störungen auftretende Axialbewegung nicht geeignet. Die axiale Steifigkeit eines Magnetlagers ist dann hoch, wenn das Lagerspiel eines mechanischen Lagers, wie eines Wälzlagers größer oder nahezu gleich dem Quotienten aus der axialen Vorspannkraft des mechanischen Lagers und der axialen Steifigkeit des Magnetlagers ist. Die Beim Vorsehen eines derartigen steiferen Magnetlagers besteht das Risiko, dass bei einer zu großen Axialbewegung der Rotorwelle das Magnetlager nicht mehr die erforderliche Rückstellkraft erzeugt. Vielmehr bewirkt das Magnetlager bei einer zu großen axialen Auslenkung sogar eine Kraft in Richtung der erfolgten Axialbewegung, sodass ein Zurückstellen nicht mehr möglich ist, sondern eine dauerhafte Schädigung der Rotorelemente erfolgt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Anschlagelement für eine Vakuumpumpe, insbesondere eine Vakuumpumpe mit schnelldrehender Rotorwelle zu schaffen, durch das auch beim Verwenden von steifen Lagerelementen, insbesondere einem steifen Magnetlager ein dauerhafter sicherer Betrieb der Vakuumpumpe gewährleistet ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1. Um die im Betrieb ggf. aufgrund von äußeren Einflüssen, wie das Schalten von Ventilen etc., auftretende Axialbewegung der Rotorwelle zu begrenzen, wäre das Vorsehen eines mechanischen Anschlags möglich. Dies führt jedoch dazu, dass zwischen dem Ende der Rotorwelle und dem mechanischen Anschlag, insbesondere aufgrund der hohen Drehzahl der Rotorwelle erhebliche Reibung auftritt, die zum Beschädigen der Rotorwelle sowie des Anschlags führen würde. Dies hat zur Folge, dass insbesondere nach mehreren Anschlägen aufgrund des Abriebs eine Spielvergrößerung hervorgerufen wird, sodass sodann eine größere axiale Auslenkung der Rotorwelle möglich ist, die wiederum zu Beschädigungen der Rotorelemente aufgrund von Berührungen führen kann.
Erfindungsgemäß ist daher ein eine Axialbewegung der Rotorwelle begrenzendes Anschlagelement vorgesehen, das ein drehbares Begrenzungselement aufweist. Dies hat den Vorteil, dass bei einem Kontakt der Rotorwelle mit dem Anschlagelement keine nennenswerte Reibung erfolgt, da sich das Begrenzungselement des Anschlagselements mitdrehen kann. Hierdurch ist dauerhaft gewährleistet, dass auch beim Auftreten von Axialbewegungen der Rotorwelle ein Beschädigen der Rotorelemente vermieden ist.
Um den Axialspalt zwischen der Rotorwelle und dem Begrenzungselemente, insbesondere zwischen dem Ende der Rotorwelle und dem Begrenzungselement exakt einstellen zu können, ist es bevorzugt, dass das Begrenzungselement in dem Anschlagelement spielfrei angeordnet ist. Hierdurch ist gewährleistet, dass sich ein definierter Axialspalt nicht verändert.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Begrenzungselement durch Wälzkörper drehbar gelagert. Insbesondere handelt es sich bei dem Begrenzungselement um einen Lagerring eines Wälzlagers oder ein mit einem Lagerring eines Wälzlagers verbundenes Bauteil. Hierbei ist es möglich, ein Axiallager vorzusehen, sodass eine Außenseite eines Lagerrings oder ein mit diesem verbundenes Bauteil als Begrenzungselement dient. Ebenso kann ein Lagerring eines Radiallagers oder ein mit diesem verbundenes Bauteil als Begrenzungselement dienen, wobei sodann insbesondere eine Stirn- oder Schmalseite des Lagerelements als Begrenzungselement dient, das mit der Rotorwelle in Kontakt kommt.
Um eine bevorzugte spielfreie Anordnung des Begrenzungselements zu realisieren, ist es besonders bevorzugt, ein Spannelement, wie eine Feder, ein Elastomerbauteil oder dergleichen, vorzusehen. Durch dieses Spannelement erfolgt ein Anordnen des Begrenzungselements in spielfreier Lage.
In bevorzugter Ausführungsform ist zwischen dem Spannelement und dem Begrenzungselement ein drehbares Zwischenelement, wie bspw. ein Wälzlager angeordnet. Hierbei erfolgt die Kraftübertragung sodann von dem Spannelement über das Zwischenelement auf das Begrenzungselement, sodass eine spielfreie Anordnung realisiert ist. Das vorzugsweise als Wälzlager ausgebildete Zwischenelement ist hierbei in bevorzugter Ausführungsform derart angeordnet, dass das Spannelement mit einem der Lagerringe dieses Wälzlagers mittelbar oder unmittelbar verbunden ist. Der anderer Lagerring dieses Wälzlagers ist sodann wiederum mittelbar oder unmittelbar mit dem Begrenzungselement verbunden. Durch das Spannelement wird somit einerseits das in dem als Wälzlager ausgebildeten Zwischenelement vorhandene Lagerspiel herausgenommen und andererseits ist aufgrund der Verbindung zwischen dem Begrenzungselement und dem anderen Lagerring ein freies Drehen des Begrenzungselements im Kontaktfall möglich.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Abschlagelements sind das insbesondere als Wälzlager ausgebildete Zwischenelement und das insbesondere als Lagerring eines Wälzelements ausgebildete Begrenzungselement spielfrei verspannt. Selbstverständlich können jeweils weitere dazwischen angeordnete Bauteile vorgesehen sein, sodass keine unmittelbare Verbindung erfolgt. Ggf. kann desweiteren, insbesondere zur Einstellung der Spielfreiheit eine Spannschraube, eine Spannmutter oder ein ähnliches Einstellelement vorgesehen sein.
In besonders bevorzugter Ausführungsform weist das Anschlusselement zwei spielfrei miteinander verspannte Wälzlager auf, wobei einer der Lagerringe oder ein mit zumindest einem der Lagerringe verbundenes Bauteil als Begrenzungselement dient. Insbesondere durch das Vorsehen von zwei Wälzlagern kann einerseits ein spielfreier Anschlag realisiert werden, wobei gleichzeitig sichergestellt ist, dass das Begrenzungselement frei drehbar ist. Hierdurch ist beim Anschlag der Rotorwelle an das Begrenzungselement der Verschleiß minimiert.
Insbesondere um einen Axialspalt zwischen der Rotorwelle bzw. einem Ende der Rotorwelle und dem Begrenzungselement exakt einstellen bzw. justieren zu können, weist in bevorzugter Ausführungsform das Anschlagelement ein Anschlaggehäuse auf, das mit dem Pumpengehäuse verbunden ist. Die Verbindung mit dem Pumpengehäuse erfolgt hierbei derart, dass ein axiales Verschieben bzw. Justieren des gesamten Anschlaggehäuses zum Einstellen des Axialspalts möglich ist.
Zusätzlich oder alternativ zu einem in dem Pumpengehäuse axial justierbaren Anschlaggehäuse ist es möglich, in dem Anschlagelement ein Justageelement zur Einstellung des Axialspaltes vorzusehen. Hierbei kann es sich um ein auf das Begrenzungselement mittelbar oder unmittelbar einwirkendes Justageelement handeln, das bspw. über ein Gewinde axial verschiebbar ist.
In besonders bevorzugter Ausführungsform ist die Vorspannung der Rotorwelle sehr steif. Da es besonders bevorzugt ist, dass zumindest eines der beiden Lagerelemente, insbesondere das hochvakuumseitige Lagerelement als Magnetlager ausgebildet ist, muss bei einem sehr steifen Magnetlager gewährleistete sein, dass der Axialspalt eine geringe Breite aufweist. Dies ist bei Verwenden des erfindungsgemäßen Anschlagselements möglich, sodass Axialspalte von weniger als 0,1mm und insbesondere sogar von weniger als 0,05mm dauerhaft realisierbar sind. Mithilfe des Justageelementes wäre ein ggf. erforderlichenfalls geringfügiges Nachjustieren auf einfache Weise möglich.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen :
Fig. 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 3 eine dritte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung .
In den Figuren ist stets schematisch eine Rotorwelle 10 dargestellt, die nicht dargestellte Rotorelemente, wie Schaufeln einer Turbomolekularpumpen, Elemente einer Holweckstufe oder dergleichen trägt. Die Rotorwelle 10 ist in den bevorzugten Ausführungsformen auf der in den Figuren oberen, hochvakuumseitigen Seite über ein Magnetlager 12 und auf der Auslassseite über ein als Wälzlager 14 ausgebildetes Lagerelement gelagert. Die beiden Lagerelemente 12, 14 sind axial vorgespannt, sodass eine sehr steife Lagerung der Rotorwelle 10 realisiert ist. Die beiden Lagerelemente 10,12 sind in einem schematisch dargestellten Pumpengehäuse 16 angeordnet.
Mit dem Pumpengehäuse 16 ist ein Anschlaggehäuse 18 eines Anschlagelements 20 verbunden, wobei die Verbindung bspw. über ein Gewinde erfolgt, sodass durch axiales Verschieben des Anschlagelements 20 in Richtung eines Pfeils 22 ein Einstellen eines Axialspalts 24 möglich ist. In der ersten bevorzugten Ausführungsform (Fig. 1) ist in dem Anschlaggehäuse 18 das untere Ende der Rotorwelle 10 mit einem bspw. aufgeschraubten Anschlagteil 26 verbunden. Dem Anschlagteil 26 gegenüberliegend ist ein in diesem Ausführungsbeispiel als Lagerring 28 eines Axiallagers 30 ausgebildetes drehbares Begrenzungselement angeordnet. Zwischen dem das drehbare Begrenzungselement 28 bildenden Lagerring und dem Anschlagteil 26 ist der Axialspalt 24 ausgebildet. Bei einer Bewegung der Rotorwelle 10 in Figur 1, nach unten, berührt das Anschlagteil 26 das drehbare Begrenzungselement 28, das sodann die Axialbewegung der Welle 10 begrenzt. Da das Begrenzungselement 28 drehbar ist, treten nur geringe Reibungen zwischen dem Anschlagteil 26 und dem Begrenzungselement 28 auf, sodass sich die Breite des Axialspalts 24 nicht aufgrund von Abrieb vergrößert.
Das als Lagerring ausgebildete Begrenzungselement 28 ist über Wälzkörper 32 drehbar gelagert. Die Wälzkörper 32 sind in einem weiteren Lagerring 34 des Axial-Wälzlagers 30 angeordnet, wobei der Lagerring 34 in dem Anschlaggehäuse 18 fixiert ist.
Um eine spielfreie Anordnung zu realisieren, ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Radiallager 36 vorgesehen. Dieses umgibt im dargestellten Ausführungsbeispiel das Ende der Rotorwelle 10 bzw. das Anschlagteil 26, wobei das Wälzlager 36 das Anschlagteil 26 nicht berührt. Ein äußerer Lagerring 38 des Wälzlagers 36 ist in dem Anschlaggehäuse 18 angeordnet, jedoch nicht eingepresst, sodass eine axiale Verschiebung möglich ist. Auf eine Stirnseite 40 des Lagerrings 38 wirkt ein im dargestellten Ausführungsbeispiel als Feder ausgebildetes Spannelement 42, das sich über einen Zwischenring 44 an einem Ansatz 46 des Anschlaggehäuses abstützt. Die von dem Spannelement 42 hervorgerufene Kraft wird über den äußeren Lagerring auf die Wälzkörper 46 und von diesen auf den inneren Lagerring 48 übertragen. Der innere Lagerring 48 liegt an einer Außenseite 50 des Lagerrings 28 bzw. des Begrenzungselements 28 an. Die Kraft des Spannelements 42 wird somit von dem äußeren Lagerring 48 auf den Lagerring 28 und sodann über die Wälzkörper 32 in den im Anschlaggehäuse 18 fixierten Lagerring 34 übertragen. Durch diese bevorzugte Ausführungsform der Ausgestaltung des Anschlagelements 20 ist eine spielfreie Anordnung des Begrenzungselements 28 realisiert, wobei dieses gleichzeitig frei drehbar ist.
Bei einem Kontakt des Anschlagteils 26 mit der Fläche 50 des Begrenzungselements 28 wird somit das Begrenzungselement 28 sowie auch der innere Lagerring 48 mitgedreht.
Optional kann in dem Anschlaggehäuse 18 ein Justageelement 52 anordnet sein, das im dargestellten Ausführungsbeispiel in das Anschlaggehäuse 18 eingeschraubt ist. Somit kann durch Drehen des Justageelements 52 die Breite des Axialspaltes 24 eingestellt werden. Das optionale Justageelement 52 kann jedoch auch entfallen, sodass bspw. ein geschlossenes Anschlaggehäuse 18 vorgesehen ist und die Justage über eine axiale Verschiebbarkeit des Anschlaggehäuses 18 in Richtung des Pfeils 22 erfolgt.
In den in Figur 2 und 3 dargestellten weiteren bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind ähnliche und identische Bauteile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
In der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform ist anstelle des Axiallagers 30 ein weiteres Radiallager 54 vorgesehen, dessen Außenring 56 in dem Anschlaggehäuse 18 angeordnet, jedoch axial verschiebbar ist. Ein Innenring 58 des Wälzlagers 54 ist über Wälzkörper 60 drehbar.
Zwischen dem inneren Lagerring 58 des Wälzlagers 54 und dem inneren Lagerring 38 des Wälzlagers 36 ist ein Begrenzungselement 62 angeordnet. Der Axialspalt 24 ist sodann zwischen einer Oberseite 64 des Begrenzungselements 62 und dem Begrenzungsteil 26 ausgebildet. Die spielfreie Verspannung der beiden Lager 36,54 erfolgt entsprechend der in Fig . 1 dargestellten Ausführungsform mithilfe des Spannelements 42. Die Kraft wird von dem Spannelement 42 wiederum in den äußeren Lagerring 38 und über die Wälzkörper 46 in den inneren Lagerring 48 eingeleitet. Von dem inneren Lagerring 48 erfolgt die Kraftübertragung über das Begrenzungselement 42 in den inneren Lagerring 58 und von diesem über die Wälzkörper 60 in den äußeren Lagerring 56. Bei einem Kontakt des Anschlagteils 26 mit der Fläche 64 des Begrenzungselements 62 erfolgt wiederum ein Mitdrehen des Begrenzungselements 62 zusammen mit den beiden inneren Lagerringen 48,58. Optional kann zur Justage wiederum ein Justageelement 52 vorgesehen sein, das in das Anschlaggehäuse 18 zur Axialverschiebbarkeit eingeschraubt ist. Das in Fig. 2 dargestellte Justageelement 52 wirkt auf den äußeren Lagerring 56 in entgegengesetzter Richtung der durch das Spannelement 42 aufgebrachten Kraft. Das Justageelement 52 kann auch entfallen wobei sodann der äußere Lagerring 56 in dem Anschlaggehäuse 18 fixiert ist und die Justage entsprechend der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform über axiales Verschieben des Anschlaggehäuses 18 im Pumpengehäuse 16 in Richtung des Pfeils 22 erfolgt.
Die in Fig. 3 dargestellte weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist ähnlich wie die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform aufgebaut. Der wesentliche Unterscheid besteht darin, dass das Anschlagteil 26, das mit der Rotorwelle 10 verbunden ist, bei dieser Ausführungsform mit einer Stirnseite 66 des inneren Lagerrings 48 des Lagers 36 in Kontakt kommt. Der Axialspalt 24 ist somit zwischen dem Anschlagteil 26 und der Fläche 66 des inneren Lagerrings 48 ausgebildet. Die beiden inneren Lagerringe 48,58 der beiden Wälzlager 36,54 sind über ein Verbindungsteil 68 miteinander verbunden. Die Spielfreiheit wird wiederrum über das Spannelement 42 realisiert, das die Kraft entsprechend der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen in den äußeren Lagerring 38 einbringt. Die Kraft wird sodann wiederrum über die Wälzkörper 46 in den inneren Lagerring 48, von diesem über das Zwischenteil 68 in den inneren Lagerring 58 und von diesem sodann über die Wälzkörper 60 in den äußeren Lagerring 56 übertragen.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist wiederum das optionale Justageelement 52 vorgesehen, das entgegen der von dem Spannelement 42 aufgebrachten Kraft auf den äußeren Lagerring 56 einwirkt. Beim Vorsehen des optionalen Justageelements 52 ist der Lagerring 56 in dem Anschlaggehäuse 18 axial verschiebbar. Erfolgt die Justage über Verschieben des Anschlaggehäuses 18 über den Pumpengehäuse 16, dann ist der äußere Lagerring 56 in dem Anschlaggehäuse 18 fixiert.

Claims

Ansprüche
1. Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, mit einer mindestens ein Rotorelement tragenden Rotorwelle (10), zwei die Rotorwelle vorgespannt lagernde Lagerelemente (12,14) und ein eine Axialbewegung der Rotorwelle (10) begrenzendes Anschlagelement (20), dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (20) ein durch einen Kontakt mit der Rotorwelle (10) oder ein mit der Rotorwelle (10) verbundenen Anschlagteil (26) drehbares Begrenzungselement (28,48,62) aufweist.
2. Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungselement (28,48,62) spielfrei in dem Anschlagelement (20) angeordnet ist.
3. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungselement (28,48,62) über Wälzkörper (32,46,60) drehbar gelagert ist.
4. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungselement einen Lagerring (28,48) eines Wälzlagers (30,36) aufweist.
5. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (20) zur spielfreien Anordnung des Begrenzungselements (28,48,62) ein Spannelement (42) aufweist.
6. Vakuumpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (42) über ein drehbares Zwischenelement (36,46) auf das Begrenzungselement (28,48,62) einwirkt.
7. Vakuumpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement als Wälzlager (36) ausgebildet ist, wobei das Spannelement (42) mit einem der Lagerringe (38) verbunden ist und der andere Lagerring (48) mit dem Begrenzungselement (28,42) verbunden ist oder das Begrenzungselement (48) ausbildet.
8. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (42), das insbesondere als Wälzlager ausgebildete Zwischenelement (36) und das insbesondere als Lagerring (28,48) eines Wälzlagers ausgebildete Begrenzungselement spielfrei vorspannt.
9. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (20) zwei spielfrei miteinander verspannte Wälzlager (30,36;60,36) aufweist, wobei einer der Lagerringe (28,48) oder ein mit zumindest einem der Lagerringe (48,58) verbundenes Bauteil (62) als Begrenzungselement wirkt.
10. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (20) ein mit einem Pumpengehäuse (16) verbundenes Anschlaggehäuse (18) aufweist, das vorzugsweise zur Einstellung eines Axialspalts (24) zwischen der Rotorwelle oder einen mit der Rotorwelle (10) verbundenen Anschlagteil (26) und dem Begrenzungselement (28,48,62) im Pumpengehäuse (16) justierbar ist.
11. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (20) ein insbesondere auf das Begrenzungselement (28,48,62) einwirkendes Justageelement (52) zur Einstellung eines Axialspalts (24) zwischen der Rotorwelle oder einem mit der Rotorwelle (10) verbundenen Anschlagteil (26) und dem Begrenzungselement (28,48,62) aufweist.
12. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Axialspalt (24) kleiner als 0,1mm, insbesondere kleiner als 0,05mm ist.
13. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der die Rotorwelle (10) lagernden Lagerelements (12), insbesondere das hochvakuumseitige Lagerelement (12), als steifes Magnetlager ausgebildet ist.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3067567A1 (de) * 2015-03-11 2016-09-14 Pfeiffer Vacuum GmbH Vakuumpumpe
DE202016000655U1 (de) * 2016-02-02 2017-05-03 Leybold Gmbh Lager-Dämpfungselement, Lageranordnung sowie Vakuumpumpe

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2716433A1 (de) * 1977-04-14 1978-10-19 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Lagerung fuer rotoren
DE3141841A1 (de) * 1981-10-22 1983-05-05 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim "zentrier- und fangvorrichtung fuer beruehrungslos gelagerte rotoren"
JPS61152818U (de) * 1985-03-14 1986-09-22
JPH0754846A (ja) * 1993-08-11 1995-02-28 Nippon Seiko Kk 高速回転軸装置
JPH09236096A (ja) * 1996-02-29 1997-09-09 Nippon Seiko Kk 磁気浮上式ターボ分子ポンプのロータ軸支持構造
GB2348680A (en) * 1999-04-09 2000-10-11 Nsk Ltd Rolling bearing for protecting a magnetic bearing
DE19943682A1 (de) * 1999-09-13 2001-03-15 Pfeiffer Vacuum Gmbh Rotor mit Magnetlagerung
JP2004116314A (ja) * 2002-09-24 2004-04-15 Ebara Corp 高速回転機械及び静圧軸受を備えた流体機械
EP1965082A2 (de) * 2007-02-27 2008-09-03 JTEKT Corporation Turbomolekulare Pumpe und Berührungslagervorrichtung

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0701609D0 (en) 2007-01-29 2007-03-07 Boc Group Plc Vacuum pump

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2716433A1 (de) * 1977-04-14 1978-10-19 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Lagerung fuer rotoren
DE3141841A1 (de) * 1981-10-22 1983-05-05 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim "zentrier- und fangvorrichtung fuer beruehrungslos gelagerte rotoren"
JPS61152818U (de) * 1985-03-14 1986-09-22
JPH0754846A (ja) * 1993-08-11 1995-02-28 Nippon Seiko Kk 高速回転軸装置
JPH09236096A (ja) * 1996-02-29 1997-09-09 Nippon Seiko Kk 磁気浮上式ターボ分子ポンプのロータ軸支持構造
GB2348680A (en) * 1999-04-09 2000-10-11 Nsk Ltd Rolling bearing for protecting a magnetic bearing
DE19943682A1 (de) * 1999-09-13 2001-03-15 Pfeiffer Vacuum Gmbh Rotor mit Magnetlagerung
JP2004116314A (ja) * 2002-09-24 2004-04-15 Ebara Corp 高速回転機械及び静圧軸受を備えた流体機械
EP1965082A2 (de) * 2007-02-27 2008-09-03 JTEKT Corporation Turbomolekulare Pumpe und Berührungslagervorrichtung

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