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EP0459092A1 - Zweistufige Vakuumpumpe und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Zweistufige Vakuumpumpe und Verfahren zu ihrer Herstellung Download PDF

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EP0459092A1
EP0459092A1 EP91103263A EP91103263A EP0459092A1 EP 0459092 A1 EP0459092 A1 EP 0459092A1 EP 91103263 A EP91103263 A EP 91103263A EP 91103263 A EP91103263 A EP 91103263A EP 0459092 A1 EP0459092 A1 EP 0459092A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump
stage
vacuum
fore
anchor system
Prior art date
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Granted
Application number
EP91103263A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0459092B1 (de
Inventor
Lutz Arndt
Winfried Kaiser
Peter Müller
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.)
Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Original Assignee
Leybold AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Leybold AG filed Critical Leybold AG
Publication of EP0459092A1 publication Critical patent/EP0459092A1/de
Application granted granted Critical
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/10—Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/001—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids of similar working principle
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/49236—Fluid pump or compressor making
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/49236—Fluid pump or compressor making
    • Y10T29/49245—Vane type or other rotary, e.g., fan

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a pump ring for a two-stage vacuum pump with a one-piece rotor system with three sections, the end sections of which form the two pump stages and the middle section of which is an intermediate bearing, the diameters of the bearing section and of the rotor section forming the fore-vacuum stage being the same.
  • the invention also relates to a vacuum pump equipped with a pump ring produced in this way.
  • the present invention is based on the object of proposing a method for producing a pump ring of the type mentioned at the outset and a vacuum pump equipped with such a pump ring, in which the tolerances occurring in the pump are significantly reduced with inexpensive production.
  • this object is achieved in that, in order to form the pump ring in a substantially cylindrical workpiece from one end face, two bores are made in one tension, one of which forms the anchor system of the fore-vacuum stage and the bearing bore and the other the anchor system of the cooking vacuum stage, and that before or after the execution of these holes further holes are made to form the scoops.
  • the bores both anchor systems, the intermediate storage
  • the tolerances that may still occur are very small.
  • the holes for the scoops must be made in other tensions because of their eccentric position relative to the axis of the rotor system; tolerances that occur do not affect the concentricity of the rotor system and an exact anchor system, they can only cause fluctuations in the area of the anchor system to occur. Such fluctuations have no significant influence on the properties of the pump.
  • the two-stage vacuum pump 1 shown in the figures as an exemplary embodiment comprises the actual pump housing 2, the oil box 3 surrounding the pump housing, the drive motor 4 and the outer housing or the hood 5.
  • the pump housing 2 and the drive motor 4 are fastened to a shield 6 , which is supported by a base plate 7 on the floor.
  • Part of the pump housing 2 is the one-piece pump ring 8, the opening of which has three areas 11, 12, 13 with different designs.
  • the rotor system 14 with the sections 14a, 14b and 14c is also formed in one piece within the pump ring 8.
  • the two outer sections 14a and 14c are equipped with slide slots 15, 16 accessible from the end faces and form the anchor of the high vacuum or fore-vacuum stage.
  • the length and diameter of the middle section 14b of the rotor system 14 correspond to the middle area 12 of the opening of the pump ring 8 in such a way that this area has the function of a sliding bearing for the rotor system 14.
  • the slide of the HV stage is designated by 18.
  • the area 11 of the pump ring 8 forms, together with the front plate 19, the scooping space 21 of the fore-vacuum (VV) stage.
  • the slide of the VV stage is designated 22.
  • the inlet channel of the HV stage is designated 23.
  • the channel leading from the outlet of the HV stage to the inlet of the VV stage is only shown in FIG. 2 and designated by 24.
  • the outlet valve 26 is assigned to the outlet channel 25 (FIG. 2) of the VV stage.
  • the outlet valve 26 is designed as a check valve and takes over the vacuum protection of the recipient in the event of a pump failure.
  • the valve 26 is arranged in the upper region of the pump housing 2. It is located at the bottom of a recess 27 which forms an intermediate oil sump during the operation of the vacuum pump.
  • the inlet connector 31 of the vacuum pump shown is attached to the intermediate plate 6. It is connected to the inlet duct 23 of the HV stage via a bore 32 in the shield 6.
  • the outlet connector 33 is also provided on the shield 6. It is connected to the interior of the oil box 3 via a hole corresponding to the hole 32.
  • a dome 35 arranged on the front side of the oil box. Its central section 36 is transparent and serves to check the oil level in the oil box 3.
  • the dome 35 has an approximately semicircular cross section, the broad side of which faces the oil box 3. It extends over the entire height of the oil box 3, so that it can be equipped with the oil fill opening 37 and the oil drain opening 38.
  • the motor 4 is equipped with a blower 41 on its free end face.
  • the cooling air flow generated by this fan serves not only to cool the engine, but also to cool the oil box 3.
  • Both the motor housing and the oil box 3 are equipped with axially or horizontally running cooling fins 42 and 43, respectively.
  • the one-piece rotor system 14 is shown in dashed lines in the pump ring 8 according to FIG.
  • two holes are first made from the high-vacuum side (FIG. 5), the order being arbitrary.
  • a bore has the diameter corresponding to the bearing bore 12 and at the same time forms the anchor system 51 of the fore-vacuum stage.
  • the second bore made in the same voltage forms the armature system 52 of the high vacuum stage.
  • the bores 11, 13 can be made for the scoops 17, 21. Because of the eccentricities e 1 and e 2, the voltage must be changed anyway.
  • the holes 11 and 13 are made from the respective end faces.
  • FIG. 6 shows, for example, that when the bore 11 is made for the scooping chamber 21 of the fore-vacuum stage 11, 14a, tolerances (bore 11 and dashed bore 11 ') no longer influence the position of the anchor system 51 itself. Only the area with which the rotor 14a of the armature system rests is different.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Pumpenringes für eine zweistufige Vakuumpumpe (1) mit einem einstückigen Rotorsystem (14) mit drei Abschnitten (14a, b, c), dessen Endabschnitte (14a und 14c) die beiden Pumpenstufen und dessen mittlerer Abschnitt (14b) ein Zwischenlager bilden, wobei die Durchmesser des Lagerabschnittes (14b) und des die Vorvakuumstufe bildenden Rotorabschnittes 14a gleich sind; um die auftretenden Toleranzen zu reduzieren wird vorgeschlagen, daß in ein im wesentlichen zylindrisches Werkstück von einer Stirnseite her in einer Spannung zwei Bohrungen ausgeführt werden, von denen die eine die Ankeranlage (51) der Vorvakuumstufe sowie die Lagerbohrung (12) und die andere die Ankeranlage (52) der Hochvakuumstufe bilden, und daß vor oder nach der Durchführung dieser Bohrungen weitere Bohrungen (11, 13) zur Bildung der Schöpfräume (21, 17) ausgeführt werden. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Pumpenringes für eine zweistufige Vakuumpumpe mit einem einstückigen Rotorsystem mit drei Abschnitten, dessen Endabschnitte die beiden Pumpenstufen und dessen mittlerer Abschnitt ein Zwischenlager bilden, wobei die Durchmesser des Lagerabschnittes und des die Vorvakuumstufe bildenden Rotorabschnittes gleich sind. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine mit einem in dieser Weise hergestellten Pumpenring ausgerüstete Vakuumpumpe.
  • Aus der DE-OS 23 54 039 ist es bekannt, daß der Konstrukteur von Vakuumpumpen bemüht ist, die Anzahl der Einzelteile, aus denen eine Vakuumpumpe hergestellt wird, möglichst klein zu halten. Die in dieser Druckschrift offenbarte zweistufige Vakuumpumpe benötigt jedoch nach wie vor zwei (radial geteilte) Pumpenringe, die separat gefertigt werden müssen. Die Gefahr, daß Toleranz-Summationen auftreten, die die Pumpeigenschaften beeinträchtigen, ist deshalb gegeben.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Pumpenringes der eingangs genannten Art sowie eine mit einem derartigen Pumpenring ausgerüstete Vakuumpumpe vorzuschlagen, bei denen die in der Pumpe auftretenden Toleranzen bei kostengünstiger Fertigung maßgeblich reduziert sind.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Bildung des Pumpenringes in ein im wesentlichen zylindrisches Werkstück von einer Stirnseite her in einer Spannung zwei Bohrungen ausgeführt werden, von denen die eine die Ankeranlage der Vorvakuumstufe sowie die Lagerbohrung und die andere die Ankeranlage der Kochvakuumstufe bilden, und daß vor oder nach der Ausführung dieser Bohrungen weitere Bohrungen zur Bildung der Schöpfräume ausgeführt werden. Bei einem in dieser Weise hergestellten Pumpenring sind die für den Rundlauf des Rotorsystems entscheidenden Bohrungen (beide Ankeranlagen, das Zwischenlager) in einer Spannung gefertigt. Da auch der einstückige Rotor in einer Spannung gefertigt werden kann, sind die möglicherweise noch auftretenden Toleranzen sehr klein. Die Bohrungen für die Schöpfräume müssen zwar wegen ihrer gegenüber der Achse des Rotorsystems exzentrischen Lage in anderen Spannungen ausgeführt werden; dabei auftretende Toleranzen haben jedoch keinen Einfluß auf den Rundlauf des Rotorsystems und auf eine exakte Ankeranlage, sie können lediglich bewirken, daß Schwankungen in Bezug auf die Fläche der Ankeranlage auftreten. Derartige Schwankungen haben keinen maßgeblichen Einfluß auf die Eigenschaften der Pumpe.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand der Figuren 1 bis 6 erläutert werden. Es zeigen
    • Figur 1 und Figur 2 Schnitte durch eine erfindungsgemäß gestaltete Drehschiebervakuumpumpe
    • Figur 3 einen vereinfachten Längsschnitt durch den Pumpenring,
    • Figuren 4, 5 Ansichten seiner Stirnseiten und
    • Figur 6 eine vergrößerte Darstellung der Ankeranlage der Vorvakuumstufe.
  • Die in den Figuren als Ausführungsbeispiel dargestellte, zweistufige Vakuumpumpe 1 umfaßt das eigentliche Pumpengehäuse 2, den das Pumpengehäuse umgebenden Ölkasten 3, den Antriebsmotor 4 und das äußere Gehäuse bzw. die Haube 5. Das Pumpengehäuse 2 und der Antriebsmotor 4 sind an einem Schild 6 befestigt, der sich über eine Grundplatte 7 auf dem Boden abstützt.
  • Bestandteil des Pumpengehäuses 2 ist der einstückig ausgebildete Pumpenring 8, dessen Öffnung drei Bereiche 11, 12, 13 mit unterschiedlicher Gestaltung aufweist. Innerhalb des Pumpenringes 8 befindet sich das ebenfalls einstückig ausgebildete Rotorsystem 14 mit den Abschnitten 14a, 14b und 14c. Die beiden äußeren Abschnitte 14a und 14c sind mit von den Stirnseiten her zugänglichen Schieberschlitzen 15, 16 ausgerüstet und bilden den Anker der Hochvakuum- bzw. Vorvakuumstufe.
  • Der mittlere Abschnitt 14b des Rotorsystems 14 entspricht in seiner Länge und seinem Durchmesser derart dem mittleren Bereich 12 der Öffnung des Pumpenringes 8, daß dieser Bereich die Funktion einer Gleitlagerung für das Rotorsystem 14 hat. Der gegenüber dem Bereich 12 vergrößerte Bereich 13 des Pumpenringes 8 bildet gemeinsam mit dem Schild 6 den Schöpfraum 17 der Hochvakuum( HV)-Stufe der Pumpe 1. Der Schieber der HV-Stufe ist mit 18 bezeichnet. Der Bereich 11 des Pumpenringes 8 bildet gemeinsam mit der Frontplatte 19 den Schöpfraum 21 der Vorvakuum(VV)-Stufe. Der Schieber der VV-Stufe ist mit 22 bezeichnet.
  • Der Einlaßkanal der HV-Stufe ist mit 23 bezeichnet. Der vom Auslaß der HV-Stufe zum Einlaß der VV-Stufe führende Kanal ist nur in Figur 2 eingezeichnet und mit 24 bezeichnet. Dem Auslaßkanal 25 (Figur 2) der VV-Stufe ist das Auslaßventil 26 zugeordnet. Das Auslaßventil 26 ist als Rückschlagventil ausgebildet und übernimmt die Vakuumsicherung des Rezipienten bei Ausfall der Pumpe. Das Ventil 26 ist im oberen Bereich des Pumpengehäuse 2 angeordnet. Es befindet sich am Boden einer Vertiefung 27, die während des Betriebs der Vakuumpumpe einen Ölzwischensumpf bildet.
  • Der Einlaßstutzen 31 der dargestellten Vakuumpumpe ist am Zwischenschild 6 befestigt. Über eine Bohrung 32 im Schild 6 ist er an den Eintrittskanal 23 der HV-Stufe angeschlossen. Auch der Auslaßstutzen 33 ist am Schild 6 vorgesehen. Über eine der Bohrung 32 entsprechende Bohrung steht er mit dem Innenraum des Ölkastens 3 in Verbindung.
  • Bestandteil des Ölkastens 3 ist noch ein stirnseitig am Ölkasten angeordneter Dom 35. Sein mittlerer Abschnitt 36 ist durchsichtig und dient der Kontrolle des Ölstandes im Ölkasten 3. Der Dom 35 hat einen etwa halbrunden Querschnitt, dessen Breitseite dem Ölkasten 3 zugewandt ist. Er erstreckt sich über die gesamte Höhe des Ölkastens 3, so daß er mit der Öleinfüllöffnung 37 und der Ölablaßöffnung 38 ausgerüstet werden kann.
  • Der Motor 4 ist auf seiner freien Stirnseite mit einem Gebläse 41 ausgerüstet. Der von diesem Gebläse erzeugte Kühlluftstrom dient nicht nur der Kühlung des Motors, sondern auch der Kühlung des Ölkastens 3. Sowohl das Motorgehäuse als auch der Ölkasten 3 sind mit axial bzw. horizontal verlaufenden Kühlrippen 42 bzw. 43 ausgerüstet.
  • In den Pumpenring 8 nach Figur 3 ist das einstückige Rotorsystem 14 gestrichelt eingezeichnet. Zur Herstellung des dargestellten Pumpenringes werden zunächst von der hochvakuumseitigen Stirnseite (Fig. 5) zwei Bohrungen ausgeführt, wobei die Reihenfolge beliebig ist. Eine Bohrung hat den der Lagerbohrung 12 entsprechenden Durchmesser und bildet gleichzeitig die Ankeranlage 51 der Vorvakuumstufe. Die zweite in der gleichen Spannung ausgeführte Bohrung bildet die Ankeranlage 52 der Hochvakuumstufe. Danach (oder auch vor den beschriebenen Bohrungen) können die Bohrungen 11, 13 für die Schöpfräume 17, 21 ausgeführt werden. Wegen der Exzentrizitäten e₁ und e₂ muß ohnehin eine Veränderung der Spannung vorgenommen werden. Die Bohrungen 11 und 13 werden von den jeweiligen Stirnseiten her ausgeführt.
  • Figur 6 läßt beispielsweise erkennen, daß bei der Ausführung der Bohrung 11 für den Schöpfraum 21 der Vorvakuumstufe 11, 14a auftretende Toleranzen (Bohrung 11 und gestrichelte Bohrung 11') die Lage der Ankeranlage 51 selbst nicht mehr beeinflußt wird. Lediglich die Fläche, mit der der Rotor 14a der Ankeranlage anliegt, ist unterschiedlich.

Claims (3)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Pumpenringes für eine zweistufige Vakuumpumpe (1) mit einem einstückigen Rotorsystem (14) mit drei Abschnitten (14a, b, c), dessen Endabschnitte (14a und 14c) die beiden Pumpenstufen und dessen mittlerer Abschnitt (14b) ein Zwischenlager bilden, wobei die Durchmesser des Lagerabschnittes (14b) und des die Vorvakuumstufe bildenden Rotorabschnittes 14a gleich sind, dadurch gekennzeichnet, daß in ein im wesentlichen zylindrisches Werkstück von einer Stirnseite her in einer Spannung zwei Bohrungen ausgeführt werden, von denen die eine die Ankeranlage (51) der Vorvakuumstufe sowie die Lagerbohrung (12) und die andere die Ankeranlage (52) der Hochvakuumstufe bilden, und daß vor oder nach der Durchführung dieser Bohrungen weitere Bohrungen (11, 13) zur Bildung der Schöpfräume (21, 17) ausgeführt werden.
  2. Vakuumpumpe mit einem nach dem Verfahren nach Anspruch 1 hergestellten Pumpenring (8), dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenring (8) einstückig ausgebildet ist.
  3. Vakuumpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der die Ankeranlage (52) der Hochvakuumstufe bestimmenden Bohrung größer ist als der Durchmesser der die Ankeranlage (51) der Vorvakuumstufe bestimmenden Bohrung.
EP91103263A 1990-05-29 1991-03-05 Zweistufige Vakuumpumpe und Verfahren zu ihrer Herstellung Expired - Lifetime EP0459092B1 (de)

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DE4017192A DE4017192A1 (de) 1990-05-29 1990-05-29 Verfahren zur herstellung eines pumpenringes fuer eine zweistufige vakuumpumpe sowie mit einem derartigen pumpenring ausgeruestete vakuumpumpe

Publications (2)

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EP0459092A1 true EP0459092A1 (de) 1991-12-04
EP0459092B1 EP0459092B1 (de) 1995-06-21

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EP (1) EP0459092B1 (de)
JP (1) JPH04231695A (de)
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