DE3537822A1 - Vakuumpumpe mit gehaeuse und rotor - Google Patents
Vakuumpumpe mit gehaeuse und rotorInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vakuumpumpe mit Gehäuse
und im Gehäuse angeordnetem Rotor, dessen Lagerungen sich
über Elastomerringe im Gehäuse abstützen.
Bei mit Rotoren betriebenen Vakuumpumpen (Rotationsvakuum
pumpen, Turbomolekularpumpen oder dergleichen) besteht
das Problem, daß ihr Betrieb aufgrund von Unwuchten des
Rotors unvermeidbar mit mehr oder weniger Vibrationen
verbunden ist, die sich auf die Einrichtung, an die die
Vakuumpumpe angeschlossen ist, übertragen. Häufig ist
dieses nicht erwünscht. Insbesondere beim Betrieb von
Elektronenmikroskopen, die in der Regel mit Turbomolekular-
Vakuumpumpen ausgerüstet sein können, stören Vibrationen in hohem
Maße. Zur Lösung des Problems sind bereits Vorschläge
gemacht worden, die sich auf Maßnahmen im Bereich der
Verbindungsleitungen zwischen der Vakuumpumpe und der
angeschlossenen Einrichtung beziehen (vgl. japanische
Patentanmeldungen 56-92396 und 56-151287). Diese sind
technisch aufwendig und platzraubend.
Aus der DE-OS 30 39 196 ist eine Vakuumpumpe der eingangs
genannten Art bekannt, bei der sich eine Spindellagerung
über zwei axial beabstandete Elastomerringe im Pumpen
gehäuse abstützt. Jedem der beiden Lager ist jeweils ein
Elastomerring zugeordnet. Eine besonders wirksame Ver
hinderung der Übertragung von Rotorschwingungen auf das
Gehäuse ist damit nicht verbunden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Vakuumpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der
die am Gehäuse auftretenden Schwingungen oder Vibrationen
erheblich reduziert sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine oder mehrere
Elastomerring-Anordnungen zwischen Lagerung und Gehäuse
gelöst, welche jeweils mindestens zwei sich gegenseitig
stützende Elastomerringe umfassen, von denen einer der
Lagerung und ein weiterer dem Gehäuse anliegt. Bei einer in
dieser Weise ausgebildeten Lagerabstützung ist die Über
tragung von Schwingungen vom Rotor auf das Gehäuse in
hohem Maße gedämpft, da die Federsteifigkeit der Dichtring
anordnung infolge der Hintereinanderschaltung der Dicht
ringe um ein Vielfaches reduziert ist. Ein weiterer Vorteil
besteht in dem geringen Platzbedarf der erfindungsgemäßen
Anordnung.
Eine besonders weiche Ankopplung der rotierenden Einheit
an das Pumpengehäuse wird durch drei hintereinandergeschal
tete Dämpfungsringe erreicht. Um eine Fixierung der Ringe
in ihrer Lage zu erzielen, ist es zweckmäßig, im Quer
schnitt winkelförmige Zwischenringe zu verwenden. Mit
Zwischenringen dieser Art kann außerdem die Federkenn
linie der Elastomer-Zwischenringeinheit beeinflußt werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen
anhand von in den Fig. 1 bis 4 schematisch dargestellten Ausfüh
rungsbeispielen erläutert werden Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Turbomolekular-
Vakuumpumpe mit Spindellagerung,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine der beiden Seiten
kammern einer Wälzkolben-Vakuumpumpe,
Fig. 3 einen Teilschnitt durch eine Turbomolekular-
Vakuumpumpe mit oberhalb und unterhalb des
Antriebsmotors angeordneten Lagern und
Fig. 4a bis c unterschiedliche Elastomerring-
Anordnungen.
Die in Fig. 1 dargestellte Turbomolekular-Vakuumpumpe umfaßt
das Gehäuse 1, das darin angeordnete Statorpaket 2, den
Rotor 3 sowie seine Welle 4 mit dem Antriebsmotor 5. Die
Welle 4 ist in einer gehäusefesten Lagerbuchse 6 gelagert,
und zwar mit einer Spindellagerung, die im wesentlichen aus
den Lagern 7 und 8 und der Spindelhülse 9 besteht. Die
ruhende Spindelhülse 9 stützt sich über zwei Elastomerring-
Anordnungen 11 und 12 ab. Diese umfassen jeweils zwei
Elastomerringe 13, von denen jeweils ein radial weiter
innen liegender Ring der Spindelhülse 9 und ein weiter außen
liegender Ring an der Innenseite der Lagerbuchse 6 anliegt.
Die Fixierung der Ringpaare in der gewünschten Lage erfolgt
an der Lagerbuchse mittels Sicherungsringen 17, 18 und an
der Lagerbuchse 6 mittels stufenförmiger Eindrehungen 21, 22.
Zwischen den beiden Elastomerringen 13 der beiden Ringpaare
ist jeweils ein doppelwinkelförmiger Zwischenring 23
angeordnet, der ebenfalls der Festlegung der gegenseitigen
Position der Elastomerringe 13 dient. Er weist einen konzen
trischen Abschnitt 24, der den der Spindelhülse 9 anliegen
den Ring von außen stützt, einen radialen Abschnitt 25 und
einen weiteren konzentrischen Abschnitt 26 auf, der den
dem Gehäuse 1 anliegenden Ring von innen stützt.
Die Elastomerring-Anordnung nach Fig. 1 dämpft sowohl axial
als auch radial gerichtete Schwingungen der Antriebseinheit
in hohem Maße. Bestehen die Elastomerringe 13 aus identi
schem Material (Viton, Silicon oder dergleichen), dann
halbiert sich die Gesamtfedersteifigkeit im Vergleich zur
Verwendung nur eines Elastomerringes. Sind die Steifig
keiten C 1 und C 2 von zwei Elastomerdichtringen aufgrund
unterschiedlicher Materialien oder Durchmesser verschieden,
dann gilt für die Gesamtfedersteifigkeit
Die Stärke und Abstufung der beiden Zwischenringe 23 ist so
gewählt, daß die jeweils der Spindelhülse 9 benachbarte
Flanke 26 bei normalem Betrieb die Spindelhülse 9 nicht
berührt. Bei größeren Auslenkungen findet eine Berührung
statt. In radialer Richtung ist dann die Gesamtfedersteifig
keit gleich der Federsteifigkeit des jeweils radial weiter
außen liegenden Ringes. Dieser Betriebszustand ist uner
wünscht und wird infolge der veränderten Federkennlinie
durch das Auftreten stärkerer Vibrationen erkennbar.
Zwischen den Elastomerring-Anordnungen 11 und 12, der
Lagerbuchse 6 und der Spindelhülse 9 besteht ein zum
Lagerraum der Pumpe abgeschlossener Raum 28, der beim
dargestellten Ausführungsbeispiel über den Kanal 29 nach
außen hin geöffnet ist. Der Raum 28 steht deshalb unter
Atmosphärendruck und nicht unter dem Druck des Vorvakuums
des Lagerraumes. Der erhöhte Druck bewirkt eine Verbes
serung der Wärmeübertragung von der Spindelhülse 9 auf das
Gehäuse 6 und damit nach außen. Diese Wärmeübertragung und
damit die Kühlung der Lagerung kann noch verbessert werden,
wenn der Raum 28 über den Kanal 29 mit Atmosphären- oder Überdruck
versorgt wird oder mit einer Flüssigkeit, zumindest
teilweise, gefüllt wird.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Seitenkammer 31 einer
Wälzkolben-Vakuumpumpe 30. Vom Schöpfraum 32 mit den
Rotoren 33 (nur einer ist sichtbar) ist die Seitenkammer 31
durch die Wandung 34 getrennt. In dieser Trennwand sind
die Wellen 35 (nur eine ist sichtbar) gelagert. Die
Lager 36 stützen sich über erfindungsgemäß gestaltete
Elastomerring-Anordnungen 37 in der Trennwand 34 ab. Bei
dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei
Elastomerringe 13 vorgesehen, von denen sich die radial
und axial äußeren Ringe in der Lagerbuchse 41 und der innere
bzw. mittlere Ring auf dem äußeren Lagerring 42 des
Kugellagers 36 abstützen. Zur Fixierung der Elastomerringe 13
sind wieder eine stufenförmige Eindrehung 43 in der
Lagerbuchse 41, ein im Querschnitt vier Winkel aufweisender
Zwischenring 44 sowie Sicherungsringe 45 vorgesehen. Die
in diesem Ausführungsbeispiel beschriebene Elastomerring-
Anordnung dämpft axiale und radiale Schwingungen des rotie
renden Systems und verhindert damit deren Übertragung auf
das Pumpengehäuse 30.
In Fig. 3 ist eine Turbomolekular-Vakuumpumpe dargestellt,
deren Rotor 3 in zwei Lagern 46 und 47 fliegend gelagert
ist. Der Antriebsmotor 48 ist zwischen diesen Lagern ange
ordnet. Die Dichtringanordnungen 37, über die sich die
Lagerungen 46 und 47 im Gehäuse 1 abstützen, sind aufge
baut wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2. Sie sind
deshalb mit gleichen Bezugsziffern versehen. Während des
Normalbetriebs der Turbomolekular-Vakuumpumpe dämpfen
Elastomerring-Anordnungen dieser Art sowohl radiale als
auch axiale Schwingungen.
Fig. 4 zeigt einige Möglichkeiten der Anordnung von
Elastomerringen zur Erzielung der gewünschten Eigenschaften.
Fig. 4a zeigt ein Ausführungsbeispiel, wie es zu den
Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 und 3 beschrieben wurde.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4b sind drei Elastomer
ringe 13 vorgesehen, von denen der innere und der äußere
radial, der mittlere demgegenüber mit Hilfe des Zwischen
ringes 44 axial versetzt ist. Der Zwischenring 49 weist
konzentrisch zur Achse 51 angeordnete Flanken 52 und 53 auf,
die zur Anlage an die abzustützenden Bauteile bestimmt sind.
Dieses System vermag zwar Axialschwingungen zu dämpfen,
Radialschwingungen jedoch nicht.
Fig. 4c zeigt ein Ausführungsbeispiel mit drei im wesent
lichen axial angeordneten Dichtungsringen 13. Zusätzlich
sind zwei von einander unabhängige Zwischenringe 23
vorgesehen, die jeweils im Querschnitt doppelwinkelförmig
gestaltet sind und die Elastomerringe 13 in ihrer Position
halten. Eine Anordnung dieser Art vermag sowohl Radial- als
auch Axialschwingungen besonders gut zu dämpfen.
Fig. 4d zeigt eine Lösung ohne Zwischenring. Zwei äußere
Ringe 13 stützen sich auf dem äußeren Teil, ein innerer
Ring auf dem Innenteil ab. Der innere Ring 40 stützt sich
seinerseits auf die beiden äußeren Ringe. Durch Sicherungs
ringe 56 und 57 wird das System fixiert.
Die Elastomerringe 13 müssen nicht unbedingt geschlossen
ausgebildet sein; es können auch Bandabschnitte mit einer
nicht zu großen radialen Öffnung verwendet werden. Das
Material der Zwischenringe ist zweckmäßigerweise Aluminium
oder Edelstahl.
Claims (8)
1. Vakuumpumpe mit Gehäuse und im Gehäuse angeordnetem
Rotor, dessen Lagerungen sich über Elastomerringe im
Gehäuse abstützen, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine oder mehrere Elastomerring-
Anordnungen (11, 12, 37) zwischen Lagerung
(7, 8, 9; 36; 46, 47) und Gehäuse (1, 30) vorgesehen sind,
welche jeweils mindestens zwei sich gegenseitig
stützende Elastomerringe (13) umfassen, von denen einer
der Lagerung und ein weiterer dem Gehäuse anliegen.
2. Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß den Elastomer
ringen (13) ein im Querschnitt winkelförmiger
Zwischenring (23, 44, 49) zugeordnet ist.
3. Vakuumpumpe nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zwischen
ring (23, 44, 49) Flanken aufweist, die sich bei
stärkeren Unwuchten an das Gehäuse (1, 30) oder an den
Außenring (9) der Lagerung (7, 8, 9; 36; 46, 47) anlegen.
4. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zur
Sicherung der Elastomerring-Anordnungen (11, 12, 37)
in der gewünschten Lage stufenförmige Eindrehungen
(22, 43) und/oder Sicherungsringe (17, 18, 45; 56, 57)
vorgesehen sind.
5. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Elastomerring-Anordnungen (37) drei Elastomerringe (13)
umfassen.
6. Turbomolekular-Vakuumpumpe mit einem Gehäuse und einer
Lagerung, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Lagerungen (7, 8, 9, 46, 47) über
Elastomerring-Anordnungen (11, 12, 34) auf das
Gehäuse (1) abstützen.
7. Turbomolekular-Vakuumpumpe nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der
von den Elastomerring-Anordnungen (11, 12), der
Lagerbuchse (6) und der Spindelhülse (9) gebildete
Raum (28) mit einem nach außen führenden Kanal (29)
versehen ist.
8. Wälzkolben-Vakuumpumpe mit mindestens einem Seitenraum,
der über eine Trennwand vom Schöpfraum getrennt ist, und
mit Lagerungen für die Wälzkolben in der Trennwand,
dadurch gekennzeichnet, daß
sich die Lagerungen über Elastomerring-Anordnungen nach
den Ansprüchen 1 bis 5 in der Trennwand (34) abstützen.
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
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Owner name: LEYBOLD AG, 5000 KOELN, DE |
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