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DE102006036493A1 - vacuum pump - Google Patents

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Heinrich Engländer
Christian Harig
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Oerlikon Leybold Vacuum GmbH
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vakuumpumpe (10) mit einem vakuumdichten Gehäuse (12) und einer gasdichten elektrischen Durchführung (20) zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einem elektrischen Bauteil (14, 16, 18) innerhalb des Gehäuses (12) und der Gehäuse-Außenseite. Die Durchführung (20) wird gebildet von einer Gehäuse-Öffnung (22), einem auf der Öffnung sitzenden Vergussmasse-Körper (24), einer elektrischen Leitung in dem Vergussmasse-Körper (24), einem Dichtring (26) zwischen dem Öffnungsrand der Gehäuse-Öffnung (22) und dem Vergussmasse-Körper (24) und einer Fixierung (32) zur Befestigung des Vergussmasse-Körpers (24) an dem Gehäuse (12).The invention relates to a vacuum pump (10) with a vacuum-tight housing (12) and a gas-tight electrical feedthrough (20) for establishing an electrical connection between an electrical component (14, 16, 18) within the housing (12) and the housing -Außenseite. The passage (20) is formed by a housing opening (22), a potting compound body (24) seated on the opening, an electrical line in the potting compound body (24), a sealing ring (26) between the opening edge of the housing Opening (22) and the potting compound body (24) and a fixing (32) for fixing the potting compound body (24) on the housing (12).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vakuumpumpe mit einer gasdichten elektrischen Gehäuse-Durchführung.The The invention relates to a vacuum pump with a gas-tight electrical housing execution.

Vakuumpumpen weisen in aller Regel innerhalb des vakuumdichten Gehäuses elektrische Bauteile auf, beispielsweise einen elektrischen Antriebsmotor, elektrische Sensoren, eine Magnetlagerung etc. Die elektrischen vakuumseitigen Bauteile müssen über elektrische Leitungen mit der Gehäuseaußenseite verbunden werden. Hierzu müssen die elektrischen Leitungen durch eine gasdichte elektrische Durchführung von der Gehäuseinnenseite zur Gehäuseaußenseite geführt werden.vacuum pumps usually have electrical within the vacuum-tight housing Components on, for example, an electric drive motor, electrical Sensors, a magnetic bearing etc. The electrical vacuum side Components must have electrical Cables with the outside of the housing get connected. To do this the electrical wiring by a gas-tight electrical implementation of the inside of the housing to the outside of the housing guided become.

Aus dem Stand der Technik sind Durchführungen bekannt, die aus einer Kontaktplatte bestehen, die durch sie hindurchtretende Kontaktstifte aufweisen und eine entsprechende Gehäuse-Öffnung verschließen. Die Kontaktplatte wird durch einen Dichtring gegenüber dem Öffnungs-Rand des Gehäuses abgedichtet. Die Abdichtung der Kontaktstifte in der Kontaktplatte ist schwierig und bei mechanischer Belastung der Kontaktstifte unzuverlässig.Out In the prior art bushings are known which consist of a Contact plate consist, passing through them contact pins have and close a corresponding housing opening. The Contact plate is sealed by a sealing ring opposite the opening edge of the housing. The sealing of the contact pins in the contact plate is difficult and unreliable under mechanical stress on the contact pins.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Vakuumpumpe mit einer zuverlässigen gasdichten elektrischen Gehäuse-Durchführung zu schaffen.task the invention it is in contrast, a Vacuum pump with a reliable gas-tight electrical enclosure passage to create.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vakuumpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.These Task is solved by a vacuum pump with the features of claim 1.

Die erfindungsgemäße Vakuumpumpe weist ein vakuumdichtes Gehäuse und ein elektrisches Bauteil innerhalb des Gehäuses auf. Die gasdichte elektrische Durchführung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem elektrischen Bauteil und der Gehäuse-Außenseite wird gebildet von einer Gehäuse-Öffnung, einem auf der Gehäuse-Öffnung sitzenden Vergussmasse-Körper mit einer elektrischen Leitung zwischen der Gehäuse-Innenseite und der Gehäuse-Außenseite, einem Dichtring zwischen dem Öffnungsrand der Gehäuse-Öffnung und dem Vergussmasse-Körper sowie einer Fixierung zur Befestigung des Vergussmasse-Körpers an dem Gehäuse. Die Durchführung besteht also im wesentlichen aus drei Teilen, nämlich dem Vergussmasse-Körper, in den alle elektrischen Leitungen eingegossen sind, dem Dichtring, der zwischen dem Vergussmasse-Körper und dem Öffnungsrand eine gasdichte und vakuumdichte Abdichtung sicherstellt, und einer Vergussmassen-Körper-Fixierung, mit der der Vergussmasse-Körper auf den Öffnungsrand der Gehäuse-Öffnung dauerhaft gedrückt wird.The Vacuum pump according to the invention has a vacuum-tight housing and an electrical component within the housing. The gas-tight electrical execution for making an electrical connection between the electrical Component and the housing outside is formed by a housing opening, one sitting on the housing opening Potting compound body with an electrical line between the inside of the housing and the outside of the housing, a sealing ring between the opening edge the housing opening and the Vergussmasse body as well a fixation for attachment of the potting compound body the housing. The implementation consists essentially of three parts, namely the potting compound body, in all electric lines are cast, the sealing ring, the between the potting compound body and the opening edge ensures a gas-tight and vacuum-tight seal, and one Potting-body frame, with the potting compound body on the opening edge the housing opening permanently depressed becomes.

Die Vergussmasse weist eine gewisse Elastizität auf, die sicherstellt, dass die elektrische Leitung bzw. die elektrischen Leitungen gasdicht und vakuumdicht den Vergussmasse-Körper durchdringen. Bevorzugt treten die elektrische Leitung bzw. die elektrischen Leitungen sowohl proximal als auch distal jedenfalls geringfügig aus dem Vergussmasse-Körper heraus, so dass elektrische Verbindungsleitungen daran angeschlossen werden können. Die Abdichtung zwischen dem Vergussmasse-Körper und dem Öffnungs-Rand erfolgt zuverlässig durch einen Dichtring.The Potting compound has a certain elasticity, which ensures that the electrical line or the electrical lines gas-tight and penetrate the potting compound body in a vacuum-tight manner. Prefers Both the electrical line and the electrical lines occur at least slightly out of the casting compound body both proximally and distally so that electrical connection lines are connected to it can. The seal between the grout body and the opening edge takes place reliably through a sealing ring.

Die Dicke des Vergussmasse-Körpers sollte mindestens 5 mm, bevorzugterweise mindestens 10 mm betragen, um eine ausreichend lange Dichtstrecke zwischen der elektrischen Leitung und der Vergussmasse sicherzustellen.The Thickness of the casting compound body should be at least 5 mm, preferably at least 10 mm, by a sufficiently long sealing distance between the electrical Ensure line and potting compound.

Durch das Vergießen aller elektrischer Leitungen in einem monolithischen elastischen Vergussmasse-Körper kann auch bei Durchführung von vielen elektrischen Leitungen auf relativ einfache Weise eine zuverlässige vakuumdichte Durchführung realisiert werden. Dies ist insbesondere für Vakuumpumpen mit Magnetlagerung von großer Bedeutung, da hierbei häufig 50 und mehr elektrische Leitungen durch das vakuumdichte Gehäuse hindurchgeführt werden müssen.By the shedding all electrical wires in a monolithic elastic Sealing compound body can also be carried out Of many electrical lines in a relatively simple way a reliable vacuum-tight implementation will be realized. This is especially true for vacuum pumps with magnetic bearings of great Meaning, since this is common 50 and more electrical lines are passed through the vacuum-tight housing have to.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sitzt der Vergussmasse-Körper von außen auf den Öffnungs-Rand der Gehäuse-Öffnung auf. Während des Betriebes wird der Vergussmasse-Körper durch den Differenzdruck zwischen dem von außen wirkenden atmosphärischen Luftdruck und dem in dem Gehäuse vorherrschenden Vakuum auf den Gehäuse-Öffnungsrand gedrückt. Hierdurch wird die Abdichtung zwischen dem Vergussmasse-Körper und dem Gehäuse-Öffnungsrand während des Betriebes der Vakuumpumpe zusätzlich gestärkt.According to one preferred embodiment of the potting compound body of Outside on the opening edge the housing opening on. During the Operation is the potting compound body by the differential pressure between the outside acting atmospheric Air pressure and in the housing prevailing vacuum pressed on the housing opening edge. hereby the seal between the potting body and the housing opening edge during the Operation of the vacuum pump in addition strengthened.

Vorzugsweise ist die Fixierung ein Vergussmassen-Gehäuse, das die Vergussmasse nahezu vollständig aufnimmt und gegen den Gehäuse-Öffnungsrand drückt. Das Vergussmassen-Gehäuse weist lediglich eine proximale und eine distale Öffnung für die elektrische Leitung bzw. die elektrischen Leitungen auf. Das Vergussmassen-Gehäuse hat primär die Funktion, den Vergussmassen-Körper zu fixieren, hat jedoch primär keine abdichtende Funktion. Dennoch kann das Vergussmassen-Gehäuse auch abdichtend wirken.Preferably the fixation is a potting compound housing that almost completely absorbs the potting compound and press against the housing opening edge. The Casting compound housing points only a proximal and a distal opening for the electrical line or the electrical wires on. The Vergussmassen housing has primary However, the function of fixing the Vergussmassen body has primary no sealing function. Nevertheless, the Vergussmassen housing can also have a sealing effect.

Die elektrische Leitung kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eine in der Vergussmasse liegende Platine aufweisen. Die elektrische Leitung ist also teilweise in Form einer Leiterbahn auf einer Leiterbahn-Platine realisiert. Die elektrische Leitung kann ferner jeweils einen zur Gehäuse-Innenseite und einen zur Gehäuse-Außenseite aus dem Vergussmasse-Körper herausragenden elektrischen Stecker aufweisen. Die beiden elektrischen Stecker können durch die Leiterbahn-Platine miteinander verbunden sein, können jedoch auch auf andere Weise elektrisch miteinander verbunden sein.The electrical line may, according to a preferred embodiment, have a circuit board located in the potting compound. The electrical line is thus partially realized in the form of a conductor on a printed circuit board. The electrical line may further each one to the housing inside and a housing outside of the potting compound body outstanding electrical have a rule plug. The two electrical connectors may be interconnected by the printed circuit board, but may be electrically connected to each other in other ways.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Leiterplatten-Platine elektronische Bauelemente auf. Als elektronische Bauelemente sind alle elektronischen Bauelemente denkbar, die einer Verstärkung, Entstörung oder einer anderen Manipulation elektrischer Signale dienen können, wie beispielsweise Verstärker, Entstör-Drosseln und Kondensatoren, integrierte Schaltkreise zur Signalaufbereitung etc.According to one preferred embodiment, the printed circuit board board electronic Components on. As electronic components are all electronic Components conceivable that a gain, suppression or another manipulation of electrical signals can serve as for example amplifiers, Suppression chokes and capacitors, integrated circuits for signal conditioning etc.

Vorzugsweise ist das elektronische Bauelement ein auslesbarer Pumpendaten-Speicher, in dem pumpenspezifische Funktionsparameter, beispielsweise eine Fehlerhistorie der betreffenden Vakuumpumpe, gespeichert werden und jederzeit abgerufen werden können.Preferably For example, the electronic component is a readable pump data memory in which Pump-specific function parameters, such as a fault history the relevant vacuum pump, stored and retrieved at any time can be.

Vorzugsweise ist das Vergussmassen-Material ein Epoxydharz. Epoxydharze sind vakuumdicht, elastisch und bei relativ niedrigen Temperaturen, bei denen elektronische Bauteile nicht zerstört werden, gießbar.Preferably the potting material is an epoxy resin. Epoxy resins are vacuum-tight, elastic and at relatively low temperatures where electronic components are not destroyed, pourable.

Im Folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.in the Below is an embodiment of the invention with reference to the drawing explained in more detail.

Die Figur zeigt schematisch eine Vakuumpumpe und in einer ausschnittsweisen Schnittdarstellung das Vakuumpumpen-Gehäuse mit einer gasdichten elektrischen Durchführung.The Figure shows schematically a vacuum pump and in a fragmentary Sectional view of the vacuum pump housing with a gas-tight electrical Execution.

In der Figur ist schematisch eine Vakuumpumpe 10 dargestellt, die als Verdrängerpumpe ausgebildet sein kann, insbesondere jedoch als Hochvakuum-Turbomolekularpumpe mit einer Magnetlagerung ausgebildet ist.In the figure is schematically a vacuum pump 10 illustrated, which may be formed as a positive displacement pump, but in particular as a high vacuum turbomolecular pump is formed with a magnetic bearing.

Die Vakuumpumpe 10 weist ein vakuumdichtes Metall-Gehäuse 12 mit einer Gehäusewand 13 auf, in dem mehrere elektrische Bauteile 14, 16, 18 angeordnet sind, nämlich ein elektrischer Antriebsmotor 14, eine Magnetlagerung 16 sowie Pumpen-Sensoren 18. Der Antriebsmotor 14 treibt über eine Welle 17 einen Pumpenrotor der Turbomolekularpumpe an.The vacuum pump 10 has a vacuum-tight metal housing 12 with a housing wall 13 on, in which several electrical components 14 . 16 . 18 are arranged, namely an electric drive motor 14 , a magnetic bearing 16 as well as pump sensors 18 , The drive motor 14 drives over a wave 17 a pump rotor of the turbomolecular pump.

Die Vakuumpumpe 10 weist eine gasdichte elektrische Durchführung 20 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den elektrischen Bauteilen 14, 16, 18 und der Gehäuse-Außenseite auf. Die Durchführung 20 wird im wesentlichen gebildet von einer Gehäuse-Öffnung 22 in der Gehäusewand 13, einem auf der Gehäuse-Öffnung 22 von außen aufsitzenden Vergussmasse-Körper 24, einem elastischen Dichtring 26 zwischen einem Öffnungsrand 28 der Gehäuse-Öffnung 22, einer als Vergussmassen-Gehäuse 30 ausgebildeten Fixierung 32 und einer elektrischen Leitung 34 gebildet. Der Dichtring 26 sitzt in einer Ring-Nut 27 in dem Vergussmasse-Körper 24.The vacuum pump 10 has a gas-tight electrical feedthrough 20 for making an electrical connection between the electrical components 14 . 16 . 18 and the outside of the case. The implementation 20 is essentially formed by a housing opening 22 in the housing wall 13 , one on the case opening 22 externally seated potting compound body 24 , an elastic sealing ring 26 between an opening edge 28 the housing opening 22 , one as potting compound housing 30 trained fixation 32 and an electrical line 34 educated. The sealing ring 26 sits in a ring groove 27 in the potting compound body 24 ,

Die elektrische Leitung 34 wird von einem proximalen elektrischen Stecker 40, einem distalen elektrischen Stecker 42, einer Leiterplatine 44 mit Leiterbahnen und elektrischen Bauelementen 46, 47, 48 gebildet. Die elektrischen Bauelemente 46–48 sind ein integrierter Schaltkreis 46 sowie Passiv-Bauelemente 47, 48. Die Stecker 40, 42 weisen jeweils mehr als 50 Steckerstifte auf, die jeweils einzeln mit Leiterbahnen auf der Platine 44 verbunden sind.The electrical line 34 is from a proximal electrical plug 40 , a distal electrical connector 42 , a printed circuit board 44 with tracks and electrical components 46 . 47 . 48 educated. The electrical components 46 - 48 are an integrated circuit 46 as well as passive components 47 . 48 , The plugs 40 . 42 each have more than 50 Plug pins, each individually with traces on the board 44 are connected.

In dem integrierten Schaltkreis 46 sind Funktionsparameter und Daten der Vakuumpumpe 10 gespeichert. Die Funktionsparameter sind pumpenspezifisch und enthalten eine Fehlerhistorie der Vakuumpumpe 10, die über den distalen Stecker 42 durch ein geeignetes Lesegerät 50 über eine an den Stecker 42 ansteckbare elektrische Datenleitung 52 ausgelesen werden können.In the integrated circuit 46 are function parameters and data of the vacuum pump 10 saved. The function parameters are pump-specific and contain a fault history of the vacuum pump 10 that over the distal plug 42 through a suitable reader 50 over one to the plug 42 attachable electrical data cable 52 can be read out.

Alle Teile der elektrischen Leitung 34 sind in dem Vergussmasse-Körper 24 gasdicht eingegossen. Das Vergussmassen-Material ist ein Epoxydharz. Dem Epoxydharz können feinkörnige Beimengungen beigemischt sein, die die Wärmeausdehnung, die Wärmeleitfähigkeit und/oder andere physikalische Parameter positiv verändern.All parts of the electric cable 34 are in the potting compound body 24 poured gas-tight. The potting material is an epoxy resin. The epoxy resin may be mixed with fine-grained admixtures that change the thermal expansion, the thermal conductivity and / or other physical parameters positive.

Durch das eine Fixierung 32 bildende topfförmige Vergussmassen-Gehäuse 30, das auf der Außenseite des Gehäuses 30 fixiert, beispielsweise verschraubt ist, wird der Vergussmasse-Körper 24 auf den Öffnungsrand 28 gedrückt und dadurch eine gasdichte und vakuumdichte Abdichtung zwischen dem Öffnungsrand 28 und dem Vergussmasse-Körper 24 hergestellt.By the one fixation 32 forming pot-shaped casting compound housing 30 on the outside of the case 30 fixed, for example, is screwed, the potting compound body 24 on the opening edge 28 pressed and thus a gas-tight and vacuum-tight seal between the opening edge 28 and the potting compound body 24 produced.

Claims (8)

Vakuumpumpe (10) mit einem vakuumdichten Gehäuse (12), einem elektrischen Bauteil (14, 16, 18) innerhalb des Gehäuses (12), einer gasdichten elektrischen Durchführung (20) zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem elektrischen Bauteil (14, 16, 18) und der Gehäuse-Außenseite, wobei die Durchführung (20) gebildet wird von einer Gehäuseöffnung (22), einem auf der Gehäuseöffnung (22) sitzenden Vergussmasse-Körper (24) mit einer elektrischen Leitung (34) zwischen der Gehäuse-Innenseite und der Gehäuse-Außenseite, einem Dichtring (26) zwischen dem Öffnungsrand (28) der Gehäuseöffnung (22) und dem Vergussmasse-Körper (24), und einer Fixierung (32) zur Befestigung des Vergussmasse-Körpers (24) an dem Gehäuse (12).Vacuum pump ( 10 ) with a vacuum-tight housing ( 12 ), an electrical component ( 14 . 16 . 18 ) within the housing ( 12 ), a gas-tight electrical feedthrough ( 20 ) for establishing an electrical connection between the electrical component ( 14 . 16 . 18 ) and the housing outside, wherein the bushing ( 20 ) is formed by a housing opening ( 22 ), one on the housing opening ( 22 ) seated casting compound body ( 24 ) with an electrical line ( 34 ) between the inside of the housing and the outside of the housing, a sealing ring ( 26 ) between the opening edge ( 28 ) of the housing opening ( 22 ) and the potting compound body ( 24 ), and a fixation ( 32 ) for fixing the potting compound body ( 24 ) on the housing ( 12 ). Vakuumpumpe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergussmasse-Körper (24) von außen auf die Gehäuseöffnung (22) aufgesetzt ist.Vacuum pump ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the potting compound body ( 24 ) from the outside to the housing opening ( 22 ) is attached. Vakuumpumpe (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung (32) ein Vergussmasse-Gehäuse (30) ist.Vacuum pump ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the fixation ( 32 ) a potting compound housing ( 30 ). Vakuumpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitung (34) eine in dem Vergussmasse-Körper (24) liegende Platine (44) aufweist.Vacuum pump ( 10 ) according to any one of claims 1-3, characterized in that the electrical line ( 34 ) one in the potting compound body ( 24 ) lying board ( 44 ) having. Vakuumpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitung (34) zur Innenseite und zur Außenseite jeweils einen elektrischen Stecker (40, 42) aufweist.Vacuum pump ( 10 ) according to one of claims 1-4, characterized in that the electrical line ( 34 ) to the inside and to the outside in each case an electrical connector ( 40 . 42 ) having. Vakuumpumpe (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (44) elektronische Bauelemente (46, 47, 48) aufweist.Vacuum pump ( 10 ) according to claim 4 or 5, characterized in that the board ( 44 ) Electronic Components ( 46 . 47 . 48 ) having. Vakuumpumpe (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektronisches Bauelement (46) als auslesbarer Pumpendaten-Speicher ausgebildet ist.Vacuum pump ( 10 ) according to claim 6, characterized in that an electronic component ( 46 ) is designed as a readable pump data memory. Vakuumpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Vergussmassen-Körpers (24) ein Epoxydharz ist.Vacuum pump ( 10 ) according to any one of claims 1-7, characterized in that the material of the Vergussmassen body ( 24 ) is an epoxy resin.
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