DE102005059636A1

DE102005059636A1 - vacuum pump

Info

Publication number: DE102005059636A1
Application number: DE102005059636A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Tatzber; Robert Watz
Original assignee: Pfeiffer Vacuum GmbH
Current assignee: Pfeiffer Vacuum GmbH
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2007-06-21
Also published as: EP1798417A3; ATE523693T1; EP1798417B1; EP1798417A2

Abstract

The vacuum pump (1) has a rapidly rotating rotor (2) with attached active pump components (4), a stator (9) with attached active pump components (5) and first and second housing components (10,11). The first and second housing components have mutually overlapping structures at their joint point (13) to provide locking of the components against a movement solely in the axial direction.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe mit einem schnelldrehenden Rotor, mit auf diesem angebrachten pumpaktiven Bauteilen, mit einem Stator und auf diesem angebrachten pumpaktiven Bauteilen und mit einem ersten und einem zweiten Gehäusebauteil.The The invention relates to a vacuum pump with a high-speed rotor, with pump active components mounted on it, with a stator and on this attached pump active components and with a first and a second housing component.

Vakuumpumpen allgemein und solche mit schnelldrehenden Bauteilen im Speziellen sind aus mehreren Gehäusebauteilen aufgebaut. Diese sind Gehäusebauteile sitzen aneinander und müssen miteinander verbunden werden. Der Stand der Technik lehrt hier für den Einsatz von Schrauben, die durch Bohrungen in einem ersten Gehäuseteil geschoben werden und in Gewinde greifen, die in einem zweiten Gehäuseteil vorgesehen sind. Die Anzahl der Schrauben bemisst sich nach der Größe und den Gewichten der Gehäusebauteile. Weiterhin wird die Anzahl durch Sicherheitserwägungen bestimmt, denn gerade durch den Einsatz von schnelldrehenden Bauteilen ist eine hohe kinetische Energie beim Betrieb der Pumpe vorhanden, die im Falle einer Fehlfunktion frei wird. Dieses Freiwerden der Energie darf keinesfalls zu einem Lösen der Verbindung zwischen den Gehäusebauteilen führen.vacuum pumps in general and those with fast rotating components in particular are made of several housing components built up. These are housing components sit together and have to be connected to each other. The state of the art teaches here for use of screws passing through holes in a first housing part be pushed and engage in threads that in a second housing part are provided. The number of screws is measured according to the Size and the Weights the housing components. Furthermore, the number is determined by security considerations, because straight through the use of fast-rotating components is a high kinetic Energy available during operation of the pump in case of malfunction becomes free. This release of energy must never be Solve the Connection between the housing components to lead.

Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass gerade bei Vakuumpumpen mit schnelldrehenden Bauteilen und großen Abmessungen eine Vielzahl von Schrauben notwendig ist, um die sichere Verbindung zu gewährleisten. Dies erhöht die Kosten bei Herstellung, sowohl auf Materialseite als auch bei der Montagezeit. Diese Montagezeit fällt nachteilig auch beim Service der Vakuumpumpe an. Lange Servicezeiten führen zu langen Ausfallzeiten und verursachen damit hohe Kosten beim Kunden.adversely At this state of the art is that just with vacuum pumps with fast-rotating components and large dimensions a variety of screws is necessary to ensure the secure connection. This increases the cost of manufacturing, both on the material side and in the Assembly time. This assembly time is falling disadvantageous also in the service of the vacuum pump. Long service times to lead Too long downtime and thus cause high costs for the customer.

Die Aufgabe ist es daher, eine Verbindung zwischen Gehäusebauteilen zu schaffen, die einfacher und kostengünstiger ist und dabei eine höhere Sicherheit im Falle einer Fehlfunktion aufweist.The Task is therefore a connection between housing components to create, which is easier and less expensive while doing one higher security in case of malfunction.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vakuumpumpe mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches. Erfindungsgemäß werden an der Verbindungsstelle zwischen erstem und zweitem Gehäusebauteil sich derart überlappende Strukturen vorgesehen, dass eine Verriegelung der Bauteile gegen eine Bewegung in lediglich axialer Richtung gegeben ist.Is solved This object is achieved by a vacuum pump with the features of the first Claim. According to the invention at the junction between the first and second housing component such overlapping Structures provided that a locking of the components against a movement is given in only axial direction.

Die Ausbildung der Gehäusebauteile derart, dass überlappende Strukturen vorhanden sind, stellt eine formschlüssige Verbindung der Gehäusebauteile dar. Dadurch ist ein hohes Maß an Sicherheit bei Freiwerden der kinetischen Energie im Fehlerfalle gegeben. Die Sicherheit ist insbesondere gegenüber der kraftschlüssigen Verbindung des Standes der Technik erhöht. Die Montage und Demontage wird erheblich erleichtert, da keine Vielzahl von Bohrungen und Gewinden vorzusehen ist und keine Vielzahl von Schraubverbindungen gelöst werden muss. Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Beeinflußung der Größe der Gehäuseflächen, die sich an der Verbindungsstelle berühren. Hierdurch kann der Wärmeübergang zwischen den Gehäusebauteilen gezielt eingestellt werden.The Training of the housing components such that overlapping Structures are present, provides a positive connection of the housing components This is a high level Safety is given when the kinetic energy is released in the event of a fault. The security is especially against the non-positive connection of the prior art increased. The assembly and disassembly is greatly facilitated because no variety of holes and threads is provided and no variety of screw solved must become. Another advantage results from influencing the size of the housing surfaces, the touch each other at the junction. This allows the heat transfer between the housing components be targeted.

Die kennzeichnenden Merkmal der Ansprüche 2 bis 9 stellen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.The Characteristic feature of claims 2 to 9 provide advantageous Further developments of the invention.

Nach Anspruch 2 besitzen die überlappenden Strukturen die Gestalt eines mehrgängigen Gewindes. Der Vorteil ist die einfache Herstellbarkeit, die im Rahmen der ohnehin notwendigen Bearbeitung des Gehäusebauteils miterledigt werden kann. Außerdem ist die Montage sehr einfach, da die Gehäusebauteile durch eine kurze Drehung lösbar miteinander verbunden werden. Diese Variante besitzt viele sich berührende Flächen an beiden Gehäusebauteile, so dass der Wärmeübergang besonders gut ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass im Falle eines Crashes, bei dem die kinetische Energie des Rotors an den Stator abgegeben wird, diese zu einer Verdrehung in Schließrichtung des Gewindes genutzt werden kann. Durch Formung der Gewindegänge kann so kinetische Energie gezielt abgebaut werden, wodurch insgesamt die Sicherheit erhöht wird.To Claim 2 have the overlapping Structures the shape of a multiple thread. The advantage is the ease of manufacture, which in the context of the anyway necessary Processing of the housing component can be done. Furthermore the assembly is very simple, since the housing components by a short Rotation detachable be connected to each other. This variant has many touching surfaces on both housing components, so that the heat transfer especially good. Another advantage is that in the case of a Crashes, where the kinetic energy of the rotor to the stator is discharged, this to a rotation in the closing direction the thread can be used. By shaping the threads can so kinetic energy can be targeted, which reduces the total Safety increased becomes.

Die Weiterbildung nach Anspruch 3 hingegen ist dann von Vorteil, wenn ein geringerer Wärmeübergang zwischen den Bauteilen gewünscht wird.The Training according to claim 3, however, is advantageous if a lower heat transfer desired between the components becomes.

Die Verwendung von geschlossen ringförmigen oder geschlossen zylindrischen Gehäusebauteilen nach Anspruch 4 erleichtert die Herstellung, da solche Gehäusebauteile rotationssymmetrisch sind. Außerdem treten keine abzudichtende Spalte in Längsrichtung der Vakuumpumpe auf.The Use of closed annular or closed cylindrical housing components according to claim 4 facilitates the production, since such housing components rotationally symmetrical are. Furthermore no gaps to be sealed occur in the longitudinal direction of the vacuum pump on.

Um die Vakuumdichtheit der Anordnung zu erhöhen, schlägt Anspruch 5 vor, eine elastomere Dichtung an der Verbindungsstelle zwischen den Gehäusebauteilen vorzusehen.Around To increase the vacuum-tightness of the arrangement, proposes claim 5, an elastomeric seal to provide at the junction between the housing components.

Da das Verbinden der Gehäusebauteile durch eine Kombination aus Drehung und axialer Bewegung geschieht, reicht die Sicherung gegen Verdrehen aus, um ein unbeabsichtiges Lösen der Verbindung zu verhindern. Hierzu schlägt Anspruch 6 Sicherungsmittel zur Sicherung gegen die drehende Bewegung vor. Der Vorteil ist, dass eine Sicherung gegen Drehung leichter zu bewerkstelligen ist, da geringere Kräfte in dieser Richtung vorliegen. Diese Sicherungsmittel können beispielsweise Schrauben oder Stifte sein.There connecting the housing components through a combination of rotation and axial movement happens, enough the safeguard against twisting, in order to unintentionally release the Prevent connection. For this purpose, claim 6 proposes securing means for securing against the rotating movement. The advantage is, that a backup against rotation is easier to accomplish, because lower forces present in this direction. These securing means can, for example Be screws or pins.

Die Weiterbildung nach Anspruch 7 befasst sich, ebenso wie die nach Anspruch 8, mit der Wärmebilanz der Vakuumpumpe. Sowohl im Stator als auch im Antrieb wird Verlustwärme erzeugt, die es abzuführen gilt. Es kann andererseits sogar erwünscht sein, Antriebswärme zu nutzen, um den Stator zu erwärmen, damit sich dort keine Reaktionsprodukte ablagern. Die Verbindungsstelle von dem jeweils den Stator oder den Antriebs- und Lagerbereich beinhaltenden Gehäusebauteil zu einem nächsten Gehäusebauteil ist für die Wärmebehandlung von hoher Bedeutung, hier lässt sich die Erfindung vorteilhaft nutzen.The development according to claim 7 deals itself, as well as that according to claim 8, with the heat balance of the vacuum pump. Both in the stator and in the drive loss heat is generated, which must be dissipated. On the other hand, it may even be desirable to use drive heat to heat the stator so that no reaction products are deposited there. The connection point of the respective housing component containing the stator or the drive and bearing area to a next housing component is of great importance for the heat treatment; here the invention can be used to advantage.

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 9 wird zum einen die Dichtheit aufgrund der labyrinthartigen Anordnung erhöht, zum anderen verbessern sich Wärmeübergang und Sicherheit.By the development according to claim 9, on the one hand the tightness due the labyrinthine arrangement increases, on the other hand improve Heat transfer and safety.

Anhand einiger Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:Based some embodiments the invention should be closer explained become. Show it:

1: Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vakuumpumpe in einem ersten Ausführungsbeispiel. 1 : Section through a vacuum pump according to the invention in a first embodiment.

2: Teilansicht des ersten Ausführungsbeispiels der Verbindungsstelle a) perspektivisch und b) im Schnitt. 2 : Partial view of the first embodiment of the joint a) in perspective and b) in section.

3: a) Perspektivische Teilansicht und b) Schnitt der Verbindungsstelle in einem zweiten Ausführungsbeispiel. 3 : a) Perspective partial view and b) section of the connection point in a second embodiment.

4: a) Perspektivische Teilansicht und b) Schnitt der Verbindungsstelle in einem dritten Beispiel. 4 : a) Perspective partial view and b) section of the joint in a third example.

5: Perspektivische Darstellung der Verbindungsstelle eine vierten Beispiels. 5 : Perspective view of the junction of a fourth example.

6: Perspektivische Darstellung der Verbindungsstelle eine fünften Beispiels. 6 : Perspective view of the junction of a fifth example.

Die erste Abbildung zeigt ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäß gestalteten Vakuumpumpe 1. Diese Vakuumpumpe besitzt einen Rotor 2, welcher aus einer Welle 3 und pumpaktiven Bauteilen 4 besteht. Die Pumpwirkung ergibt sich durch die schnelle Rotation des Rotors in Zusammenspiel mit einem Stator 9, welcher ebenfalls pumpaktive Bauteile 5 aufweist. Diese Bauteile 5 ruhen und werden durch Distanzringe 6 auf Abstand voneinander gehalten. Die pumpaktiven Bauteile auf Rotor und Stator sind oftmals als Schaufelscheiben ausgestaltet. Die Welle 3 wird durch Lager 7 drehbar unterstützt und durch einen Antrieb 8 in Rotation versetzt. Die Lager- und Antriebsmittel sind in einem Gehäuseteil 11 angeordnet. In dieser ersten Ausführungsform besitzt das Gehäuse der Vakuumpumpe noch zwei weitere Teile, wobei alle Teile an einer Verbindungsstelle 13 miteinander verbunden werden.The first figure shows a first example of a vacuum pump designed according to the invention 1 , This vacuum pump has a rotor 2 which is a wave 3 and pump-active components 4 consists. The pumping effect results from the rapid rotation of the rotor in interaction with a stator 9 , which also pump active components 5 having. These components 5 rest and become through spacers 6 kept at a distance from each other. The pump-active components on the rotor and stator are often designed as blade disks. The wave 3 is going through warehouse 7 rotatably supported and by a drive 8th set in rotation. The storage and drive means are in a housing part 11 arranged. In this first embodiment, the housing of the vacuum pump has two more parts, with all parts at a junction 13 be connected to each other.

Diese Verbindungsstelle ist in 2 auf zweifache Weise dargestellt. 2a ist eine perspektivische Darstellung der Gehäuseteile 11 und der beiden weiteren Teile 10 und 12. Dargestellt sind außerdem die Strukturen 16, hier als Erhebungen auf den Teilen 11 und 12 verwirklicht. 2b zeigt einen Teilschnitt in radialer Richtung durch die Verbindungsstelle 13. Als Sicherungsmittel sorgt eine Mehrzahl von Schrauben 18, die beispielsweise als eine Druckschrauben ausgeführt sind, dafür, dass sich die Gehäusebauteile nicht gegeneinander verdrehen können. Es kann sinnvoll sein, statt Druckschrauben eine Verstiftung durchzuführen, beispielsweise indem die Schrauben für einen Teil ihrer axialen Länge in Bohrungen eintauchen. Dadurch wird eine Verdrehsicherheit auch bei hoher Krafteinwirkung auf die Sicherungsstelle erreicht. Generell sind anstelle der Schrauben 18 formschlüssige Sicherungsmittel einsetzbar. Die Gehäusebauteile 10 und 11 sind an der Verbindungsstelle mit derart überlappende Strukturen 14 und 16 versehen, dass eine Verriegelung der Bauteile gegen eine Bewegung in lediglich axialer Richtung gegeben ist. Das erste Gehäusebauteil 10 ist in diesem ersten Beispiel so geformt, dass es einen Abschnitt mit größerem Durchmesser des Gehäuseteil 12 umschließt. Zwischen den Gehäusebauteilen 12 und 11 ist eine Dichtung 17 vorgesehen, beispielsweise ein Dichtring aus einem Elastomer.This junction is in 2 represented in two ways. 2a is a perspective view of the housing parts 11 and the other two parts 10 and 12 , Also shown are the structures 16 , here as surveys on the parts 11 and 12 realized. 2 B shows a partial section in the radial direction through the joint 13 , As a securing means provides a plurality of screws 18 , which are designed for example as a pressure screws, ensure that the housing components can not rotate against each other. It may be useful, instead of pressure screws to perform a pinning, for example by the screws dive for a portion of their axial length in holes. As a result, a security against rotation is achieved even with high force on the securing point. Generally, instead of the screws 18 can be used positive locking means. The housing components 10 and 11 are at the junction with such overlapping structures 14 and 16 provided that a locking of the components is given against movement in the axial direction only. The first housing component 10 is shaped in this first example so that it has a larger diameter portion of the housing part 12 encloses. Between the housing components 12 and 11 is a seal 17 provided, for example, a sealing ring made of an elastomer.

Die dritte Abbildung zeigt die Verbindungsstelle der Gehäusebauteile in einem zweiten Ausführungsbeispiel. In Teil a) ist die Verbindungsstelle perspektivisch, in Teil b) im radialen Schnitt gezeigt. Im Gegensatz zum ersten Beispiel ist das ersten Gehäusebauteil 10 hier zylindrisch geformt. Diese Variante ist von den Abmessungen und der Bauteilherstellung vorteilhaft gegenüber der ersten. Wieder verhindern Schrauben 18 die Drehung der der Gehäusebauteile zueinander. In diesem Beispiel ist gezeigt, dass die Schrauben 18 in Bohrungen des Gehäusebauteils 12 hineinragen. Dies hat die vorteilhafte Wirkung, dass eine formschlüssige Anordnung erreicht wird, wodurch die Sicherheit gegen Verdrehen der Gehäusebauteile gegeneinander erhöht wird. Der Grund dafür ist, dass die Schraube auseinandergeschert werden muss, wodurch Energie abgebaut wird. Denkbar ist außerdem statt Schrauben Stifte zu verwenden.The third figure shows the connection point of the housing components in a second embodiment. In part a) the joint is in perspective, in part b) shown in radial section. In contrast to the first example, this is the first housing component 10 Cylindrically shaped here. This variant is advantageous in terms of dimensions and component manufacture over the first. Again prevent screws 18 the rotation of the housing components to each other. In this example, it is shown that the screws 18 in holes of the housing component 12 protrude. This has the advantageous effect that a positive-locking arrangement is achieved, whereby the security against rotation of the housing components is increased against each other. The reason for this is that the screw has to be disassembled, which dissipates energy. It is also conceivable to use instead of screws pins.

Ein noch günstigeres Beispiel zeigt 4, wiederum perspektivisch in Teil a) und im radialen Schnitt in Teil b) gezeigt. Hier sind nur zwei Gehäusebauteile 10 und 11 notwendig. Somit kann das Gehäusebauteil 10 den Stator der Vakuumpumpe aufnehmen, während in Gehäusebauteil 11 die Lager- und Antriebsmittel angeordnet sind. Zwischen den Bauteilen 10 und 11 ist wiederum eine Dichtung 17 vorgesehen.An even more favorable example shows 4 , again shown in perspective in part a) and in the radial section in part b). Here are just two housing components 10 and 11 necessary. Thus, the housing component 10 pick up the stator of the vacuum pump while in housing component 11 the bearing and drive means are arranged. Between the components 10 and 11 is again a seal 17 intended.

Zwei Beispiele vorteilhafter Weiterbildungen sind in den 5 und 6 perspektivisch dargestellt.Two examples of advantageous developments are in the 5 and 6 in perspective provides.

Eine erste Variante der sich überlappenden Strukturen ist in 5. Am ersten Gehäuseteil 10 sind Erhebungen 16 angeordnet. Diese sind länglich ausgebildet und gegenüber der axialen Richtung geneigt. Auf dem zweiten Geheäuseteil 11 sind Vertiefungen 14 vorgesehen, welche zudem sich verjüngende Abschnitte 15 aufweisen, d.h. die Weite der Vertiefung in Umfangsrichtung beginnt bei einem Wert A und nimmt auf einen kleineren Wert B ab. Dies ist vorteilhaft für die oben beschriebene Sicherheitsfunktion. Im normalen Zustand sind die Erhebungen 16 durch eine kombinierte Bewegung aus Drehung und Schieben nur in den ersten Abschnitt der Vertiefungen eingeschoben. Diese Struktur entspricht weitgehend einem mehrgängigen Gewinde. Im Falle eines Crashes von Stator und Rotor wird Rotationsenergie auf das Bauteil 11 übertragen. In der Abbildung würde diese Rotationsenergie eine Bewegung des Bauteils 11 nach rechts bewirken. Dabei werden die Erhebungen 16 weiter eingeschoben und gelangen in die sich verjüngenden Abschnitte 15, so dass Rotationsenergie abgebaut wird. Natürlich können Beschichtungen und andere Oberflächenbehandlungen vorgesehen werden, die das Gleiten der Erhebungen in den Vertiefungen beeinflussen. Beispielsweise kann die Reibungszahl erhöht werden.A first variant of the overlapping structures is in 5 , On the first housing part 10 are surveys 16 arranged. These are elongated and inclined relative to the axial direction. On the second part of the enclosure 11 are depressions 14 provided, which also has tapered sections 15 that is, the width of the recess in the circumferential direction starts at a value A and decreases to a smaller value B. This is advantageous for the safety function described above. In normal condition are the surveys 16 pushed by a combined movement of rotation and pushing only in the first portion of the wells. This structure largely corresponds to a multi-start thread. In the event of a crash of the stator and rotor, rotational energy is applied to the component 11 transfer. In the figure, this rotational energy would be a movement of the component 11 to the right. This will be the surveys 16 pushed further and get into the tapered sections 15 so that rotational energy is dissipated. Of course, coatings and other surface treatments may be provided which affect the sliding of the protrusions in the recesses. For example, the coefficient of friction can be increased.

Eine andere Variante der überlappenden Strukturen zeigt 6. Auch hier sind die Strukturen auf den beiden Gehäusebauteilen 10 und 11 in einer Abwicklung dargestellt. Die Erhebungen 16 sind hier als radial nach innen ragende Zylinder ausgebildet. Ihnen gegenüber stehen Vertiefungen 14, die als abgewinkelte Kanäle ausgeführt sind, die am Ende wiederum sich verjüngende Abschnitte 15 aufweisen, d.h. die Weite der Vertiefung in Umfangsrichtung beginnt bei einem Wert A und nimmt auf einen kleineren Wert B ab. Bei der Montage werden die Gehäuseteile zunächst in axialer Richtung ineinander eingeschoben und anschließend gegeneinander verdreht. Diese Struktur entspricht einem Bajonettverschluss.Another variant of the overlapping structures shows 6 , Again, the structures on the two housing components 10 and 11 shown in a transaction. The surveys 16 are designed here as radially inwardly projecting cylinder. Opposite them are recesses 14 , which are designed as angled channels, which in turn are tapered sections at the end 15 that is, the width of the recess in the circumferential direction starts at a value A and decreases to a smaller value B. During assembly, the housing parts are first inserted into each other in the axial direction and then rotated against each other. This structure corresponds to a bayonet closure.

Claims

Vacuum pump ( 1 ) with a fast rotating rotor ( 2 ), with attached on this pump active components ( 4 ), with a stator ( 9 ) and on this attached pump-active components ( 5 ), with a first ( 10 ) and a second ( 11 ) Housing component, characterized in that the first and the second housing component at its connection point ( 13 ) such overlapping structures ( 14 . 16 ), that a locking of the components is given against movement in the axial direction only.

Vacuum pump according to claim 1, characterized in that the overlapping structures ( 14 . 16 ) have the shape of a multi-thread thread.

Vacuum pump according to claim 1, characterized in that the overlapping structures comprise a plurality of depressions ( 14 ) on a housing component and in these recesses protruding surveys ( 16 ) are on the other housing component.

Vacuum pump according to one of the preceding claims, characterized in that the first housing component ( 10 ) is closed annular or closed cylindrical.

Vacuum pump according to one of the preceding claims, characterized in that at the connection point ( 13 ) between the housing components an elastomeric seal ( 17 ) is arranged.

Vacuum pump according to one of the preceding claims, characterized in that securing means are provided which allow a rotational movement of the housing components ( 10 . 11 . 12 ) prevented relative to each other.

Vacuum pump according to one of the preceding claims, characterized in that the first housing component ( 10 ) at least partially the stator ( 9 ) surrounds.

Vacuum pump according to one of the preceding claims, characterized in that the second housing component ( 11 ) at least a part of the bearing and drive elements ( 7 . 8th ) includes.

Vacuum pump according to one of the preceding claims, characterized in that the first housing component ( 10 ) a larger diameter than the second ( 11 ), so that the second projects into the first in a locked state.