DE10320849A1

DE10320849A1 - vacuum pump

Info

Publication number: DE10320849A1
Application number: DE10320849A
Authority: DE
Inventors: Markus Henry; Paul Kaiser; Dieter Kalisch
Original assignee: Leybold Vakuum GmbH
Current assignee: Leybold GmbH
Priority date: 2003-05-09
Filing date: 2003-05-09
Publication date: 2004-11-25
Also published as: TW200508500A; WO2004099623A1

Abstract

Die Vakuumpumpe weist in einem Motorgehäuse (17) zwei Wälzlager (21, 22) auf, die eine Welle (18) lagern. Die axiale Vorspannung für die Lageranordnung wird von einem Lagerdeckel (29) erzeugt, der auf seiner Außenseite dem Atmosphärendruck ausgesetzt wird. In einer Kammer (23) der Lageranorndnung wird ein Vakuum erzeugt, wodurch der Lagerdeckel (29) pneumatisch nach vorne gedrückt wird. Axiale Schwingungen werden von der Lageranordnung nicht auf das Motorgehäuse übertragen. Die Geräuschbildung wird vermindert.The vacuum pump has two roller bearings (21, 22) in a motor housing (17) which support a shaft (18). The axial preload for the bearing arrangement is generated by a bearing cover (29) which is exposed to atmospheric pressure on its outside. A vacuum is generated in a chamber (23) of the bearing arrangement, as a result of which the bearing cover (29) is pressed forward pneumatically. Axial vibrations are not transmitted from the bearing arrangement to the motor housing. Noise is reduced.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe mit einer in Wälzlagern gelagerten Welle und mit einem Lagerdeckel, der eine die Wälzlager enthaltende Kammer begrenzt und eine axial zu der welle gerichtete Spannkraft auf einen Außenring eines der Wälzlager ausübt.The Invention relates to a vacuum pump with a in rolling bearings mounted shaft and with a bearing cover, which is a the rolling bearing containing chamber and an axially directed to the shaft Clamping force on an outer ring one of the rolling bearings exercises.

Viele Typen von Vakuumpumpen haben eine rotierend angetriebene Welle, die in Wälzlagern gelagert ist. Die Lageranordnung wird durch eine Spannvorrichtung in axialer Richtung zu der Welle gespannt, so dass sie gegen einen definierten Anschlag des Gehäuses gedrückt wird. Dieses Vorspannen erfolgt normalerweise durch eine elastische Feder, welche sich an dem Gehäuse abstützt und axial gegen mindestens eines der Lager drückt. Durch die Abstützung werden Schwingungen und Geräusche von dem Lager auf das Gehäuse übertragen. Außerdem entsteht an dem Gehäuse und an der Feder Abrieb. Beides bedeutet eine Einbuße an Lebensdauer und Laufruhe.Lots Types of vacuum pumps have a rotating driven shaft, the in rolling bearings is stored. The bearing arrangement is made by a clamping device stretched axially to the shaft so that it is against one defined stop of the housing depressed becomes. This pretensioning is usually done by an elastic one Spring attached to the housing supported and presses axially against at least one of the bearings. Through the support Vibrations and noises transferred from the bearing to the housing. It also arises on the housing and abrasion on the spring. Both mean a loss of life and smoothness.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vakuumpumpe die Lagervorrichtung derart abzustützen, dass ein Wandkontakt vermieden wird, mit der Folge einer Verringerung der Geräuschübertragung und des Abriebs.The Invention is based on the object in a vacuum pump To support the bearing device in such a way that wall contact is avoided, with the result of a reduction the transmission of noise and abrasion.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Hiernach steht der Lagerdeckel unter der Wirkung eines in der Kammer herrschenden Vakuums, wobei die Spannkraft durch den von außen einwirkenden Atmosphärendruck erzeugt wird.The solution this object is achieved according to the invention in the claim 1 specified characteristics. After that, the bearing cap is under the Effect of a vacuum prevailing in the chamber, the resilience through the outside acting atmospheric pressure is produced.

Bei der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe bildet der Lagerdeckel ein pneumatisch bewegtes und/oder vorgespanntes Bauteil, das den Außenring des Lagers in Richtung auf das gegenüberliegende Lager drückt. Dadurch, dass die Druckkraft durch den Atmosphärendruck pneumatisch aufgebracht wird, ist keine federnde Abstützung des Lagerdeckels erforderlich. Dadurch wird die Schallübertragung vom Lagerdeckel auf das Pumpengehäuse verringert.at forms the vacuum pump according to the invention the bearing cover is a pneumatically moved and / or preloaded Component that the outer ring of the Bearing in the direction of the opposite bearing suppressed. Because the pressure force is applied pneumatically by atmospheric pressure is not a resilient support of the bearing cover is required. This will make the sound transmission reduced from the bearing cap to the pump housing.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für Hochvakuumpumpen, und zwar besonders für Turbomolekularpumpen, die einen mit hoher Drehzahl rotierenden Rotor aufweisen. Unter einer hohen Drehzahl ist hierbei eine Drehzahl von mindestens 30.000 U/min zu verstehen. Eine Turbomolekularpumpe wird als Hochvakuumpumpe mit einer Vorvakuumpumpe verbunden, die ein Vorvakuum in der Größenordnung von 0,01 bis 20 mbar erzeugt. Dieses Vorvakuum, das an einen Vorvakuumanschluss der Turbomolekularpumpe gelegt wird und mit einem Vorvakuumraum im Innern der Pumpe verbunden wird, kann über das rotorseitige Wälzlager in die Kammer zwischen den beiden Lagern eingebracht werden. Auf diese Weise ist die erfindungsgemäße Lagerabstützung bei bestehenden Hochvakuumpumpen ohne wesentliche Konstruktionsänderungen realisierbar. Es muss lediglich dafür gesorgt werden, dass das in der Pumpe ohnehin vorhandene Vorvakuum in die Lageranordnung gelangt.The The invention is particularly suitable for high vacuum pumps, namely especially for Turbomolecular pumps that have a rotor rotating at high speed exhibit. Here, a high speed is a speed of at least 30,000 rpm. A turbomolecular pump is connected as a high vacuum pump to a backing pump, which a backing vacuum of the order of magnitude generated from 0.01 to 20 mbar. This backing vacuum, which is connected to a backing vacuum connection of the Turbomolecular pump is placed and with a backing chamber inside the pump can be connected via the rotor-side rolling bearing be introduced into the chamber between the two bearings. On in this way, the bearing support according to the invention existing high-vacuum pumps can be implemented without significant design changes. It just has to be ensured that the pre-vacuum already present in the pump gets into the bearing arrangement.

Die Erfindung eignet sich für jegliche Art von Vakuumpumpen mit rotierenden Wellen, insbesondere jedoch für schnelllaufende vakuumpumpen.The Invention is suitable for any kind of vacuum pumps with rotating shafts, in particular however for high-speed vacuum pumps.

Die Erfindung ist in mehreren Varianten ausführbar. Bei einer ersten Variante ist der Lagerdeckel ein Kolben, der in einer Zylinderbohrung geführt ist. Dieser Kolben, der abdichtend an die Zylinderbohrung angrenzt, wird durch den Atmosphärendruck verschoben. Bei einer anderen Variante ist der Lagerdeckel Bestandteil eines Membrankörpers, dessen Rand abdichtend befestigt ist. Der Membrankörper weist einen Ringbalg auf, der sich entsprechend dem Bewegungsmaß des Lagerdeckels verformt.The The invention can be carried out in several variants. In a first variant the bearing cap is a piston that is guided in a cylinder bore. This Piston, which is sealingly adjacent to the cylinder bore, is through shifted the atmospheric pressure. In another variant, the bearing cap is part of a Membrane body, the edge of which is sealed. The membrane body faces a bellows, which is in accordance with the amount of movement of the bearing cap deformed.

Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.in the The following are preferred with reference to the drawings embodiments the invention closer explained.

Es zeigen:It demonstrate:

1 einen Längsschnitt durch eine Hochvakuumpumpe gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, 1 2 shows a longitudinal section through a high vacuum pump according to a first embodiment of the invention,

2 einen vereinfachten Querschnitt einer Lageranordnung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, und 2 a simplified cross section of a bearing arrangement according to the first embodiment of the invention, and

3 einen vereinfachten Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. 3 a simplified longitudinal section of a second embodiment of the invention.

Die in 1 dargestellte Vakuumpumpe 10 ist eine Turbomolekularpumpe mit einem Pumpengehäuse 11, das eine axiale Eintrittsöffnung 12 aufweist. Das Pumpengehäuse 11 enthält einen axial ausgerichteten Rotor 13 mit zahlreichen Rotorscheiben 14, die abwechselnd mit Statorscheiben 15 angeordnet sind. Der Rotor 13 wird von einem Motor 16 angetrieben. Der Motor 16 enthält ein Motorgehäuse 17 und eine darin drehbar gelagerte Welle 18. Auf der Welle 18 sitzt eine Magnetanordnung 19, welche mit Elektromagneten 20, die im Motorgehäuse 17 angeordnet sind, zusammenwirken, um die Welle 18 zu drehen.In the 1 shown vacuum pump 10 is a turbomolecular pump with a pump housing 11 that has an axial entry opening 12 having. The pump housing 11 contains an axially aligned rotor 13 with numerous rotor disks 14 that alternate with stator washers 15 are arranged. The rotor 13 is powered by an engine 16 driven. The motor 16 contains a motor housing 17 and a shaft rotatably supported therein 18 , On the wave 18 sits a magnet arrangement 19 which with electromagnets 20 that in the motor housing 17 are arranged to cooperate to the shaft 18 to turn.

Die Lagerung der Welle 18 erfolgt mit einem dem Rotor 13 abgewandten ersten Lager 21 und einem rotorseitigen zweiten Lager 22. Beide Lager sind Wälzlager (z.B. Kugellager). Sie weisen jeweils einen Außenring und einen Innenring auf. Zwischen den Lagern 21 und 22 ist eine Kammer 23 gebildet, die von einer Hülse 24 begrenzt wird, welche an ihren Enden über Dichtungen 25, 26 mit dem Motorgehäuse 17 abdichtend verbunden ist. Das Lager 21 sitzt in einer Bohrung 27 des Motorgehäuses und ist von einem O-Ring 28 gegenüber der Bohrungswand abgedichtet. In der Bohrung 27 sitzt ferner ein Lagerdeckel 29, der axial verschiebbar ist und von außen gegen das Lager 21 drückt.The bearing of the shaft 18 done with a the rotor 13 facing away from the first camp 21 and a rotor-side second bearing 22 , Both bearings are roller bearings (e.g. ball bearings). They each have an outer ring and an inner ring. Between the camps 21 and 22 is a chamber 23 formed by a sleeve 24 is limited, which at their ends via seals 25 . 26 with the motor housing 17 is sealingly connected. The warehouse 21 sits in a hole 27 of the motor housing and is from an O-ring 28 sealed against the bore wall. In the hole 27 there is also a bearing cap 29 , which is axially displaceable and from the outside against the bearing 21 suppressed.

Das vordere Lager 22 stützt sich an einer Ringschulter 30 des Motorgehäuses 17 ab. An dem vorderen Abschnitt 18a der Welle 18 ist der Rotor 13 mit einer Spannvorrichtung 33 befestigt.The front camp 22 rests on a ring shoulder 30 of the motor housing 17 from. On the front section 18a the wave 18 is the rotor 13 with a jig 33 attached.

Zur Erzeugung eines Vakuums in der Kammer 28 besteht eine pneumatische Verbindung zwischen einem Vorvakuumraum 34, der zwischen dem Motorgehäuse 17 und dem Rotor 13 ausgebildet ist, und der Kammer 23. Der Vorvakuumraum 34 ist mit einem Vorvakuumanschluss 35 verbunden, an den die Vorvakuumpumpe angeschlossen wird. Der Vorvakuumraum 34 steht ferner mit dem Pumpenraum des Hochvakuumteils in Verbindung.To create a vacuum in the chamber 28 there is a pneumatic connection between a fore-vacuum chamber 34 that is between the motor housing 17 and the rotor 13 is formed, and the chamber 23 , The forevacuum room 34 is with a forevacuum connection 35 connected to which the backing pump is connected. The forevacuum room 34 is also connected to the pump chamber of the high vacuum part.

Das Vorvakuum in dem Vorvakuumraum 34 wirkt durch die Lager 22 und 21 hindurch auf den Lagerdeckel 29. Dieser ist als Kolben ausgebildet. Auf seine Außenseite wirkt durch eine Öffnung 36 hindurch der Atmosphärendruck. Der Lagerdeckel 29 wird somit durch den Atmosphärendruck vorgeschoben und er drückt gegen den Außenring des Lagers 21, das dadurch in Richtung auf den Rotor 13 vorgespannt wird und die Welle mit dem Lager 22 gegen die Ringschulter 30 drückt. Somit stützt sich der Lagerdeckel 29 nicht axial an einem Teil des Motorgehäuses ab. Es werden also keine Axialkräfte von dem Lagerdeckel auf das Motorgehäuse übertragen.The fore vacuum in the fore vacuum space 34 works through the bearings 22 and 21 through to the bearing cap 29 , This is designed as a piston. It acts on its outside through an opening 36 through the atmospheric pressure. The bearing cap 29 is thus advanced by the atmospheric pressure and it presses against the outer ring of the bearing 21 , which is directed towards the rotor 13 is preloaded and the shaft with the bearing 22 against the ring shoulder 30 suppressed. The bearing cover is thus supported 29 not axially on part of the motor housing. So no axial forces are transmitted from the bearing cap to the motor housing.

2 zeigt schematisch die Lagerung der Welle 18 in dem Motorgehäuse 17 mit Hilfe der beiden Lager 21, 22. Das vordere Lager 22 wird von dem rückwärtigen Lagerdeckel 29 gegen die Ringschulter 30 gedrückt. Der Lagerdeckel 29 ist in der Bohrung 27 verschiebbar und mit dem O-Ring 28 ist der Ringspalt abgedichtet. Der Atmosphärendruck 40 treibt den Lagerdeckel 29 nach vorn gegen den Außenring des Lagers 21. 2 shows schematically the bearing of the shaft 18 in the motor housing 17 with the help of the two camps 21 . 22 , The front camp 22 is from the rear bearing cover 29 against the ring shoulder 30 pressed. The bearing cap 29 is in the hole 27 movable and with the O-ring 28 the annular gap is sealed. The atmospheric pressure 40 drives the bearing cap 29 forward against the outer ring of the bearing 21 ,

Bei der in 3 dargestellten Lösung ist der Lagerdeckel 29, der gegen den Außenring des rückwärtigen Lagers 21 drückt, Bestandteil eines flexiblen Membrankörpers 41, der die Öffnung am rückwärtigen Ende des Motorgehäuses 17 abdichtend abschließt. Der Membrankörper 41 verformt sich unter der Wirkung des äußeren Luftdrucks, um das Lager 21 nach vorne zu drücken.At the in 3 solution shown is the bearing cap 29 against the outer ring of the rear bearing 21 presses, part of a flexible membrane body 41 which is the opening at the rear end of the motor housing 17 seals off. The membrane body 41 deforms under the action of external air pressure to the bearing 21 to push forward.

Claims

Vacuum pump with one in rolling bearings ( 21 . 22 ) mounted shaft ( 18 ) and with a bearing cover ( 29 ), one of the rolling bearings ( 21 . 22 ) containing chamber ( 23 ) limited and one axially to the shaft ( 18 ) directed clamping force on an outer ring of one of the roller bearings ( 21 ), characterized in that the bearing cover ( 29 ) under the action of one in the chamber ( 23 ) prevailing vacuum, the clamping force being generated by the atmospheric pressure acting from the outside.

Vacuum pump according to claim 1, characterized in that in a pump which has a rotor ( 13 ), a stator and a motor rotating the rotor ( 16 ), the roller bearings ( 21 . 22 ) to both ends of the motor ( 16 ) are arranged and that a backing vacuum connection ( 35 ) with a vacuum space ( 34 ) is connected, which is in suction connection with the rotor-side roller bearing ( 22 ) is in suction connection with the chamber ( 23 ).

Vacuum pump according to claim 1 or 2, characterized in that the bearing cover ( 29 ) is a piston that is in a cylinder bore ( 27 ) is performed.

Vacuum pump according to claim 1 or 2, characterized in that the bearing cover ( 29 ) Part of a membrane body ( 41 ), the edge of which is sealed.