DE69717231T2

DE69717231T2 - Vakuumpumpgerät

Info

Publication number: DE69717231T2
Application number: DE69717231T
Authority: DE
Inventors: Gianfranco Cappuzzo; Mauro De Simon
Original assignee: Varian SpA
Current assignee: Varian SpA
Priority date: 1996-10-08
Filing date: 1997-06-11
Publication date: 2003-09-11
Anticipated expiration: 2017-06-12
Also published as: EP0836008B1; ITTO960821A1; US5971725A; EP0836008A2; IT1288737B1; DE69717231D1; EP0836008A3; JPH10131887A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumpumpvorrichtung insbesondere von der Art mit einer Turbomolekularpumpe.
Wie bekannt ist, umfasst eine Turbomolekular-Vakutzmpumpe eine Vielzahl von Pumpstufen, die innerhalb eines im Wesentlichen zylindrischen Gehäuses untergebracht sind und mit einem axialen Einlasskanal für die angesaugten Gase, der sich an einem Ende befindet, und mit einem radialen oder axialen Austrittskanal für die Gase, der sich am entgegengesetzten Ende befindet, versehen sind.
Die Pumpstufen umfassen im Allgemeinen eine Rotorscheibe, die an der drehbaren Welle der Pumpe befestigt ist, die durch einen Elektromotor mit einer Geschwindigkeit angetrieben wird, die gewöhnlich nicht niedriger als 25000 U/min ist und in einem Fall nicht niedriger als 100000 U/min ist.
Die Rotorscheibe dreht sich innerhalb der am Pumpengehäuse befestigten und den Stator festlegenden Statorringe der Pumpstufe mit einem sehr kleinen Spalt dazwischen.
In dem Raum zwischen einer Rotorscheibe und der zugehörigen Statorscheibe ist ferner ein Pumpkanal für die angesaugten Gase festgelegt.
Der zwischen dem Rotor und dem Stator in jeder Pumpstufe festgelegte Pumpkanal steht sowohl mit der vorangehenden als auch der nachfolgenden Pumpstufe über einen Ansaugkanal bzw. einen Austrittskanal in Verbindung, der durch den Stator hindurch in Übereinstimmung mit dem Pumpkanal für die angesaugten Gase vorgesehen ist.
Eine Turbomolekularpumpe des obigen Typs ist beispielsweise in EP-A-0 445 855 im Namen des vorliegenden Anmelders offenbart.
Die in EP-A-0 445 855 beschriebene Turbomolekularpumpe verwendet sowohl Pumpstufen, die mit Rotoren versehen sind, die als ebene Scheiben ausgebildet sind, als auch Pumpstufen, die mit Rotoren versehen sind, die mit Flügeln ausgestattet sind.
Diese kombinierte Anordnung von Pumpstufen führt zu einer sehr guten Leistung der Pumpe bezüglich des Verdichtungsverhältnisses, während ermöglicht wird, die Gase in die äußere Umgebung bei Atmosphärendruck durch einfache Vorvakuumpumpen ohne Schmiermittel wie z. B. Membranpumpen abzuführen.
Überdies ermöglicht die Konstruktion einer Vakuumpumpe vom Turbomolekulartyp, wie von EP-A-0 445 855 gelehrt, eine beträchtliche Verringerung des Pumpenleistungsverbrauchs.
Es wurde vorgeschlagen, elektronische Steuereinheiten oder Regler zum Speisen des Elektromotors einer Vakuumpumpe im Allgemeinen und insbesondere vom Turbomolekulartyp zu verwenden, wobei solche Pumpen mit einer elektronischen Speiseschaltung ausgestattet sind, die dazu ausgelegt ist, ein Spannungs- (oder EMF) System zum Speisen des Elektromotors, der die Vakuumpumpe dreht, zu erzeugen. Im Allgemeinen umfasst eine solche Steuereinheit Ein Mittel zum Umwandeln der zur Verfügung stehenden Netzwechselspannung auf den für den Betrieb des Vakuumpumpenmotors geeigneten Nennspannungspegel und ein Mittel zum Einstellen des Speisespannungspegels während des Pumpenarbeitszyklus auf der Basis des restlichen Drucks innerhalb der Vakuumpumpe und der Betriebsbedingungen des Pumpenmotors von der Ausgangsbedingung bis zur Rotationsbedingung des stationären Zustands.
Aufgrund der Gesamtgröße und der Kühlanforderungen muss die bekannte Einheit separat von der Turbomolekularpumpe montiert werden und mit zweckgebundenen Kühlvorrichtungen zusätzlich zu den bereits zum Kühlen der Pumpe vorgesehenen ausgestattet werden.
Das Vorsehen einer von der Vakuumpumpe getrennten Steuereinheit, damit sie unabhängig gekühlt und sowohl mit dem Stromversorgungsnetz als auch mit der Vakuumpumpe durch Leiter mit geeigneter Länge und geeignetem Querschnitt elektrisch verbunden wird, ist ein Nachteil, der die Konstruktion von Vakuumpumpvorrichtungen verhindert, die kompakt sind und eine kleine Größe aufweisen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vakuumpumpvorrichtung, insbesondere vom Turbomolekulartyp, zu realisieren, die kompakt ist und eine kleine Größe aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vakuumpumpvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
Zusätzliche Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch eine Vakuumpumpvorrichtung nach den abhängigen Ansprüchen gelöst.
Die Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung von einigen bevorzugten beispielhaften, aber nicht begrenzenden Ausführungsbeispielen von Vakuumpumpvorrichtungen ersichtlich, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, in welchen gilt:
Fig. 1 ist eine Teilquerschnitts-Vorderansicht einer Turbomolekular-Vakuumpumpe;
Fig. 2 ist eine Vorderansicht der Vakuumpumpe von Fig. 1, die den Motor und das Stützlager zeigt;
Fig. 3 ist eine perspektivische Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vakuumpumpvorrichtung;
Fig. 4 ist eine perspektivische Rückansicht der Pumpvorrichtung von Fig. 3;
Fig. 5 ist eine Teilquerschnitts-Rückansicht der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Pumpvorrichtung;
Fig. 6 ist eine perspektivische Draufsicht auf die elektronische Steuereinheit einer erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung;
Fig. 7 ist eine Draufsicht auf die Gehäuseabdeckung der elektronischen Steuereinheit von Fig. 5;
Fig. 8 ist eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung in auseinandergezogener Anordnung;
Fig. 9 ist eine schematische perspektivische Ansicht der zusammengesetzten Pumpvorrichtung von Fig. 8;
Fig. 10 ist eine schematische perspektivische Ansicht der Pumpvorrichtung von Fig. 9, die mit einem Luftkühlsystem ausgestattet ist;
Fig. 11 ist eine schematische perspektivische Ansicht der Pumpvorrichtung von Fig. 9, die mit einem Flüssigkeitskühlsystem ausgestattet ist;
Fig. 12 ist eine Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung, die mit einem Luftkühlsystem ausgestattet ist;
Fig. 13 ist eine Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung, die mit einem Flüssigkeitskühlsystem ausgestattet ist;
Fig. 14 ist eine Querschnittsansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung, die mit einem Luftkühlsystem ausgestattet ist;
Fig. 15 ist eine Querschnittsansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung, die mit einem Flüssigkeitskühlsystem ausgestattet ist.
In den beigefügten Figuren wurden dieselben Bezugszeichen verwendet, um gleiche oder entsprechende Komponenten anzugeben.
Mit Bezug auf die Fig. 3 bis 7 umfasst die erfindungsgemäße Vakuumpumpvorrichtung eine im Wesentlichen zylindrische Turbomolekular-Vakuumpumpe 100 und eine elektronische Steuereinheit 1.
Wie in den Fig. 1 und 2 besser dargestellt ist, umfasst die Turbomolekularpumpe 100 ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse 101 mit einem ersten Teil 102 und einem zweiten Teil 103, der zum ersteren koaxial ist, und mit einem kleineren Querschnitt.
Der erste Teil 102 nimmt die Gaspumpstufen auf, während der zweite Teil 103 einen Elektromotor 121 und ein Lager 122 zum Abstützen der drehbaren Welle 123 der Turbomolekularpumpe 100 aufnimmt.
Rotorscheiben 113 mit ebenen Oberflächen und Rotorscheiben 114, die mit Flügeln ausgestattet sind, sind an der drehbaren Welle 123 der Pumpe 100 montiert, welche mit Statorringen 115 bzw. 116 zusammenwirken, die an dem Gehäuse 101 der Pumpe 100 befestigt sind und mit diesen Gaspumpkanäle bilden.
Das Gehäuse 101 ist ferner mit einem axialen Kanal 119, der sich an einem Ende desselben befindet, zum Ansaugen der Gase und mit einem radialen Kanal 120 zum Auslassen der Gase, der sich am entgegengesetzten Ende befindet, ausgestattet, wobei dieser letztere Kanal in Fig. 5 dargestellt ist.
Eine Vielzahl von ringförmigen Nuten 104, die eine Reihe von Kühlrippen oder -ringen 105 festlegen, ist an der Außenfläche des ersten (im Querschnitt) größeren Teils 102 des Gehäuses 101 vorgesehen.
Die Turbomolekularpumpe 100 ist ferner mit einem ringförmigen, vorstehenden Ring oder Flansch 110 mit am Umfang beabstandeten Löchern 117 zum Befestigen der Turbomolekularpumpe 100 an einem Gefäß oder einer Kammer (nicht dargestellt), in dem bzw. der Vakuum erzeugt werden soll, versehen.
Eine zylindrische Erweiterung 118 aufgrund der Anwesenheit des Lagers und des Motors innerhalb der Pumpe 100 ist am Gehäuse 101 an der entgegengesetzten Seite bezüglich des Flanschs 110 in Übereinstimmung mit der Basis des zweiten, kleineren Teils 103 vorgesehen.
Wie in den Fig. 3 und 4 besser gezeigt ist, sind außerdem an der Außenfläche des ersten, größeren Teils 102 des Gehäuses 101 drei Längsnuten 106 ausgebildet, die um 120º beabstandet sind, um den Durchgang von so vielen Befestigungsschrauben 107 zu ermöglichen, um das Pumpengehäuse 101 an der Steuereinheit 1 zu befestigen.
Die ringförmigen Nuten 108, die eine Reihe von Kühlringen 109 festlegen, sind an der Außenfläche des zweiten, kleineren Teils 103 des Gehäuses 101 vorgesehen.
Unter erneuter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 7 umfasst die Steuereinheit 1 ein Gehäuse 2 mit einer unteren Auflagefläche 3, einer oberen Verschlussfläche oder Abdeckung 4 und Seitenteilen oder Seiten 5 und 6, die zusammen einen Innenraum 17 festlegen.
Die Seite 6 umfasst einen abgerundeten Teil 12 und zwei geradlinige oder gerade Teile 13, die im Wesentlichen zueinander parallel sind.
Wie in Fig. 6 gezeigt, sind im Innenraum 17 des Gehäuses 2 die elektronischen Komponenten einer elektronischen Schaltung zum Erzeugen eines Spannungssystems, um den Elektromotor 121 der Vakuumpumpe 100 zu speisen, und zum Einstellen des Pegels der an den Motor 121 angelegten Speisespannung angeordnet.
Diese Schaltung wird über eine Vielzahl von Leitungen 50 für die Verbindung mit dem öffentlichen Stromverteilungsnetz gespeist und umfasst zwei Haupt- (Leiter-) Platinen 56 und 55, wobei die erste auf dem Boden des Gehäuses 2 und parallel zur Seite 3 angeordnet ist und die zweite nahe und parallel zu einem der geraden Teile 13 der Seite 6 liegt.
In der Seite 5 sind ferner ein abnehmbarer Stecker 10 zum Zugang zu einer Schutzsicherung (nicht dargestellt), ein Dichtungsring 11 für den Durchgang des Speisekabels 50 der elektronischen Steuereinheit 1 und Verbindungsstecker 51, 52 und 53 für den Austausch von Kommunikations- und Steuersignalen zwischen der Einheit 1 und einer externen Einheit (nicht dargestellt), falls erforderlich, vorgesehen.
Wie in Fig. 7 besser dargestellt, ist die obere Verschlussfläche 4 mit einer kreisförmigen Öffnung 16 versehen, die den Durchgang des zweiten Teils 103 des bereits erörterten zylindrischen Gehäuses 101 in den Raum 17 ermöglicht.
Der zweite Teil 103 ist daher vollständig innerhalb des Raums enthalten, der im Gehäuse 2 vorgesehen ist, während der erste Teil 102 des zylindrischen Gehäuses 101 außerhalb des Gehäuses 2 angeordnet ist.
In dem abgerundeten Teil 12 der Seite 6 sind Schlitze 9 vorgesehen, wohingegen auf der im Wesentlichen entgegengesetzten Seite 5 des Gehäuses 2 eine große Öffnung 7 vorgesehen ist, die mit einem Netz oder Gitter 8 bedeckt ist. Ein Kühlluftstrom gelangt durch die Schlitze 9 in das Gehäuse 2, strömt durch das Innere des Gehäuses 2 und gelangt durch die Öffnung 7 heraus.
Die Luftströmung zum Kühlen des Innenraums des Gehäuses 2 wird durch ein Kühlgebläse 54 erzeugt, das innerhalb des Gehäuses 2 in Übereinstimmung mit der Öffnung 7 in der Seite 5 angeordnet ist.
Wie in Fig. 5 besser dargestellt, sind zwischen dem kleineren, zweiten Teil 103 des Gehäuses 101 und den Innenwänden des Gehäuses 2 zwei symmetrische Durchgänge 18a und 18b für die Kühlluftströmung festgelegt, die durch die Schlitze 9 eintritt und durch die Öffnung 7 herausgelangt.
In den symmetrischen Durchgängen sind die elektronischen Komponenten angeordnet, die bei der höchsten Temperatur der elektronischen Schaltung arbeiten, wie z. B. Leistungstransistoren, Mikroprozessoren und Transformatoren.
Da in dieser Weise der zweite, kleinere Teil 103 des Gehäuses 101 in demselben Raum 17 wie die elektronischen Komponenten der Steuereinheit 1 angeordnet ist, kühlt die von einem einzelnen Gebläse 54 erzeugte Luftströmung gleichzeitig den Teil 103 und die "heißesten" elektronischen Komponenten.
In dem Raum 17 ist ferner ein Thermistor 57 zum Erfassen der Temperatur der elektronischen Komponenten in der Steuereinheit 1 vorgesehen.
Der Thermistor 57 befindet sich im Wesentlichen in der Mitte der unteren kreisförmigen Öffnung 16 in der Abdeckung 4, durch die der zweite Teil 103 des zylindrischen Gehäuses 101 hindurchtritt.
Der Thermistor 57 ist ferner an der Oberseite eines aufrecht stehenden Pfostens 59 auf der Platine 56 parallel zur Basis des Gehäuses 2 der Steuereinheit 1 montiert.
Somit steht die Oberfläche des Thermistors 57 im Wesentlichen mit der zylindrischen Erweiterung 113, d. h. der Erweiterung aufgrund der Anwesenheit des Lagers und des Pumpenmotors innerhalb der Pumpe 100, in Wärmekontakt, wenn die Pumpe 100 in das Gehäuse 2 eingesetzt ist.
Um den Wärmekontakt zwischen der Oberfläche des Thermistors 57 und der zylindrischen Erweiterung 118 zu verbessern, ist eine Harzschicht 58 zwischen die Oberfläche des Thermistors 57 und die zylindrische Erweiterung 118 eingefügt.
Da der Teil des Pumpengehäuses, in dem das Lager 122 und der Motor 121 angeordnet sind, der Teil mit der höchsten Temperatur ist, kann der Thermistor 57 zum Erfassen der maximalen Temperatur der Vakuumpumpvorrichtung und zum Erzeugen von Unterbrechungssteuersignalen, wenn eine vorbestimmte Risikoschwelle erreicht ist, verwendet werden.
Durch Integrieren der elektronischen Steuereinheit in die Turbomolekularpumpe 100 wird die Länge der Leiter 60, die die elektronische Speiseeinheit mit der Turbomolekularpumpe 100 verbinden, auf ein Minimum verringert, während die Leitungen 60 vollständig innerhalb des Gehäuses 2 gehalten werden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Vakuumpumpvorrichtung, die einen Drehstrom- Asynchronwechselstrommotor beinhaltet, umfasst die elektronische Schaltung zum Erzeugen des Spannungssystems, das dazu ausgelegt ist, den Elektromotor 121 zu speisen, ein Paar von Transistoren, ein Paar für jede Phase des Spannungssystems, die direkt mit der Netzspannung verbunden sind und durch Signale gesteuert werden, die von Gatetreiberschaltungen unter der Steuerung von Signalen erzeugt werden, die von einem Mikroprozessor erzeugt werden.
Bei dieser Art Lösung kann die Einstellung des Speisespannungswerts auf den für den Motor 121 der Vakuumpumpe 100 erforderlichen beispielsweise durch Überlagern eines EIN/AUS-Impulssignals, das vom Mikroprozessor erzeugt wird, mit einer konstanten Frequenz und einer Dauer, die in der Lage ist, moduliert (PWM) zu werden, auf ein oder mehrere Steuersignale der Gatetreiberschaltungen erreicht werden.
In dieser Weise werden die in den Gattreibern zum Ansteuern der Transistoren erzeugten Signale periodisch entsprechend den AUS-Zuständen des Impulssignals (PWM) unterbrochen. Daher wird der RMS-Wert des Spannungssystems, das den Elektromotor 121 der Vakuumpumpe 100 speist, proportional zur Dauer der AUS-Zustände des Impulssignals (PWM) verringert.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Vakuumpumpvorrichtung der Erfindung kann die elektronische Schaltung zum Erzeugen eines Spannungssystems zum Speisen des Elektromotors 121 einen Spannungstransformator umfassen, der den Spannungswert des öffentlichen Verteilungsnetzes in einen Wert umwandelt, der zum Betätigen des Motors der Vakuumpumpe geeignet ist.
Geeignete Spannungsregler können in diesem Fall vorgesehen sein, um den Pegel der an den Motor 121 der Vakuumpumpe 100 angelegten Speisespannung zu modifizieren.
Die Fig. 8 und 9 stellen ein erstes alternatives Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung dar, welche eine im Wesentlichen prismatische Form des kleineren Teils 103' des Gehäuses 101' vorsieht, welcher das Lager der Vakuumpumpe 100' und den Elektromotor der Vakuumpumpe aufnimmt.
An den seitlichen Flächen 126 des Teils 103' sind mit Innengewinde versehene Löcher 127 vorgesehen, um durch Schrauben, die in den Figuren nicht dargestellt sind, Wärmeableiter 61 zu befestigen, die in einer Wärmekontaktbeziehung zu den Leistungskomponenten 62 der elektronischen Schaltung stehen, die das Spannungssystem erzeugt, das den Elektromotor der Vakuumpumpe 100' speist.
Im ersten offenbarten Ausführungsbeispiel einer solchen Schaltung, die mit Transistorpaaren ausgestattet ist, die direkt mit der Netzspannung verbunden sind, entsprechen die elektronischen Leistungskomponenten 62 den Leistungstransistoren, beispielsweise vom MOSFET-Typ, die von den Gatetreibern angesteuert werden und direkt mit der Netzspannung verbunden sind.
Die Leistungskomponenten 62 sind ferner auf einer kreisförmigen Platine 63 montiert, die die anderen elektronischen Komponenten der Speiseschaltung trägt.
Diese kreisförmige Platine 63 und der kleinere Teil 103' des Gehäuses 101' der Vakuumpumpe 100' sind innerhalb des Innenraums 17' eines im Wesentlichen zylindrischen. Gehäuses 2' enthalten.
Das Gehäuse 2' ist ferner mit zwei diametral entgegengesetzten Reihen von Schlitzen 9' für den Lufteinlass und -auslass versehen.
Die Außenfläche des größeren Teils 102' des Gehäuses 101' ist ferner mit einer Vielzahl von ringförmigen Nuten ausgestattet, die eine Reihe von Kühlringen 105' bilden.
Die mit Bezug auf die Fig. 8 und 9 beschriebene Vorrichtung kann mit einem Kühlsystem unter Verwendung von entweder Luft oder einer Flüssigkeit als Kühlfluid ausgestattet sein.
Mit Bezug auf Fig. 10 ist ein Zwangsluftströmungs- Kühlsystem für die in den Fig. 8 und 9 dargestellte Pumpvorrichtung gezeigt.
Die Zwangsluftströmung wird durch ein Gebläse 54' erzeugt, das sich außerhalb der Vakuumpumpvorrichtung befindet und zwischen den Wänden einer Ummantelung 19 angeordnet ist, die durch ein kastenartiges vielflächiges Element gebildet ist, das am Gehäuse 101' der Pumpe 100' befestigt ist.
Die Ummantelung ist am Gehäuse 101' befestigt und deren zwei entgegengesetzte Basen sind für den Lufteinlass und -auslass offen, so dass eine der offenen Basen teilweise sowohl auf den größeren Teil 102' des Gehäuses 101' - wo sich die Kühlringe 105' befinden - als auch auf die Schlitze 9' des Gehäuses 2', das sowohl den kleineren Teil 103' des Gehäuses 101' der Vakuumpumpe 100' als auch die elektronischen Komponenten der Motorspeiseschaltung enthält, überlagert ist.
In dieser Weise wird ein Teil der durch das Gebläse 54' verursachten Luftströmung in Richtung der Kühlringe 105' am größeren Teil 102' der Vakuumpumpe 100' gerichtet und ein weiterer Teil wird in den Innenraum 17' gerichtet, der sowohl den kleineren Teil 103' der Vakuumpumpe 100' als auch die elektronischen Komponenten der elektronischen Schaltung, die das Speisespannungssystem erzeugt, enthält.
In dieser Weise wird mit einem einzelnen Gebläse 54' eine Strömung von Kühlluft erhalten, die sowohl den Innenraum 17' der Vakuumpumpvorrichtung als auch den Teil 102' außerhalb eines derartigen Raums 17' kühlt.
Fig. 11 stellt ein Flüssigkeitskühlsystem der in den Fig. 8 und 9 gezeigten Pumpvorrichtung dar.
In diesem Ausführungsbeispiel zirkuliert eine Kühlflüssigkeit entlang eines ringförmigen Kanals, der im Wesentlichen koplanar mit den Rotorscheiben ist und innerhalb der Wand des Teils 103' der Vakuumpumpe 100' ausgebildet ist. Eine Einlassarmatur 124 und eine Auslassarmatur 125 sind zum Verbinden dieses ringförmigen Kanals mit Zufuhr- und Rückführungsleitungen (nicht dargestellt) des Kühlkreislaufs vorgesehen.
Durch Ausnutzen des Flüssigkeitskühlkreises im Körper der Vakuumpumpe 100' ist es folglich möglich, auch die elektronischen Komponenten im Innenraum 17' zu kühlen und insbesondere die Leistungskomponenten 62 zu kühler, die an den Wärmeableitern 61 befestigt sind, die an den Seiten 126 des kleineren Teils 103' des Gehäuses 101' befestigt sind.
Fig. 12 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung dar, wobei der Elektromotor 121" der Vakuumpumpe 100" einen Rotor 30 und einen Stator 31 umfasst, die durch ein becherförmiges Gehäuse 32 mit einem nach außen umgeklappten Rand zum Befestigen des becherförmigen Gehäuses 32 am Körper der Vakuumpumpe durch Schrauben 34 getrennt sind.
Zusätzlich zum Elektromotor 121" der Vakuumpumpe 1.00" befindet sich innerhalb des becherförmigen Gehäuses 32 ein Lager 122 zum Abstützten des Rotors 30 des Elektromotors 121".
In diesem Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse 101" der Vakuumpumpe 100" einen ersten (im Querschnitt) größeren Teil 102" und einen zweiten (im Querschnitt) kleineren Teil 103" auf, wobei dieser letztere im Wesentlichen dem becherförmigen Gehäuse 32 entspricht, das zwischen dem Rotor 30 und dem Stator 31 des Motors 121" der Vakuumpumpe 100" angeordnet ist.
In diesem Ausführungsbeispiel befindet sich der Stator 31 des Elektromotors 121" außerhalb des Raums der Pumpvorrichtung, der unter Vakuum gehalten wird, und kann einer wirksameren Kühlung unterzogen werden, z. B. durch Anordnen eines Wärmeableiters 35 um den Stator 31.
Eine kreisförmige Platine 36, die mit einer zentralen Bohrung versehen ist und die elektronischen Komponenten der Motorspeiseschaltung der Vakuumpumpe 100" fixiert, ist an der Basis des Wärmeableiters 35 befestigt.
Noch mit Bezug auf Fig. 12 ist der kleinere Teil 103" des Gehäuses 101" der Vakuumpumpe 100" innerhalb des Raums 17" angeordnet, der innerhalb eines Gehäuses 2" mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form festgelegt ist.
Dieses Gehäuse 2" ist ferner mit Belüftungsschlitzen 9" zum Ermöglichen des Durchgangs einer Luftströmung, die von einem Gebläse 54" erzeugt wird, das außerhalb des Gehäuse 2" angeordnet ist und sich zwischen den Wänden einer Ummantelung 19 befindet, ausgestattet.
Die Ummantelung 19 weist entgegengesetzte Basen auf, die ztum Ermöglichen des Lufteinlasses und -auslasses offen sind, und die Ummantelung ist vorzugsweise am Gehäuse 101" so befestigt, dass eine der offenen Basen teilweise auf den größeren Teil 102" des Gehäuses 101" überlagert ist, wo sich die Kühlringe 105" befinden, und teilweise auf die Schlitze 9" des Gehäuses 2" überlagert ist, das sowohl den kleineren Teil 103" des Gehäuses 101"als auch die elektronischen Komponenten der Speiseschaltung enthält.
In dieser Weise wird die vom Gebläse 54" erzeugte Luftströmung teilweise in Richtung des größeren Teils 102" der Vakuumpumpe 100" und teilweise in Richtung des Innenraums 17" gerichtet, der sowohl den kleineren Teil 102" der Vakuumpumpe 100" als auch die elektronischen Komponenten der elektronischen Schaltung zum Erzeugen des Spannungssystems, das den Elektromotor speist, enthält.
Vorteilhafterweise kann die Temperatur innerhalb des Raums 17" durch ein Paar von Thermistoren 64 und 65 gesteuert werden, die mit dem Wärmeableiter 35 bzw. dem becherförmigen Gehäuse 32 in Wärmekontakt stehen.
Fig. 13 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung, wie mit Bezug auf Fig. 12 beschrieben, dar, in welchem die Vakuumpumpvorrichtung durch eine Flüssigkeitsströmung anstatt durch eine Luftströmung gekühlt wird.
Ähnlich dem mit Bezug auf Fig. 11 beschriebenen Beispiel wird durch Einlass- und Auslassarmaturen 124 und 125 die Kühlflüssigkeit in einen ringförmigen Kanal 128 eingelassen, der mit den Rotorscheiben im Wesentlichen koplanar ist und im Teil 103" der Vakuumpumpe 100" vorgesehen ist.
Durch Nutzen des Flüssigkeitskühlkreises im Körper der Vakuumpumpe 100" ist es in dieser Weise möglich, auch die elektronischen Komponenten im Innenraum 17" zu kühlen.
Die Fig. 14 und 15 stellen weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtungen dar, in denen das Kühlmittel der Vakuumpumpvorrichtung Luft bzw. eine Flüssigkeit ist. Die Vorrichtungen sind die in den Fig. 12 bzw. 13 dargestellten und sind mit einer elektronischen Schaltung zum Erzeugen eines Spannungssystems ausgestattet, das in der Lage ist, den Elektromotor der Vakuumpumpe zu speisen, und einen ringförmigen Spannungstransformator 40 umfasst.
Der Transformator 40 befindet sich innerhalb des Gehäuses 2" in demselben Raum 17", der die restlichen elektronischen Komponenten der Speiseschaltung enthält.
Der Transformator 40 befindet sich zwischen der Basis des Gehäuses 2" und dem kleineren Teil 103" des Gehäuses 101" der Vakuumpumpe 100".
Überdies ist der Transformator 40 am Körper der Vakuumpumpe 100" durch eine Hülse 41 befestigt, die durch eine Schraube 42 an der Basis des becherförmigen Gehäuses 32 gehalten wird.
Aus der obigen Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist ersichtlich, dass das Problem des Erzielens einer Vakuumpumpvorrichtung, die kompakt ist und eine kleine Größe aufweist, vorteilhaft und ohne Beeinträchtigung der optimalen Arbeitsbedingung der Vorrichtung aufgrund einer unerwünschten Steigerung der Temperatur der mechanischen und elektronischen Komponenten der Vorrichtung gelöst wurde.

Claims

1. Vakuumpumpvorrichtung mit:

- einer Vakuumpumpe (100; 100'; 100") mit einem Gehäuse (101; 101'; 101"), das mit einem Ansaugkanal (119) und einem Austrittskanal (120) versehen ist, wobei in dem Gehäuse folgendes festgelegt ist

i) ein erster Teil (102; 102'; 102"), der die Gaspumpstufen unterbringt, die durch Rotorscheiben. (113, 114), die an einer drehbaren Pumpenwelle (123) befestigt sind, und Statorringe (115, 116), die an dem Vakuumpumpengehäuse befestigt sind und mit den Rotorscheiben (113, 114) zusammenwirken, gebildet sind, und

(ii) ein zweiter Teil (103; 103'; 103"), der den Elektromotor (121; 121") der Vakuumpumpe und mindestens ein Lager (122), das die drehbare Welle (123) der Vakuumpumpe abstützt, unterbringt;

- einer elektronischen Steuereinheit (1) mit einem Gehäuse (2; 2'; 2"), das einen Innenraum (17; 17'; 17") festlegt, der die elektronischen Komponenten einer elektronischen Schaltung enthält, die den Elektromotor (121; 121") der Vakuumpumpe speist,

dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest der zweite Teil (103; 103', 103") des Vakuumpumpengehäuses innerhalb des Innenraums (17; 17'; 17") befindet, der die elektronischen Komponenten der elektronischen Speiseschaltung enthält.

2. Vakuumpumpvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Mittel (54; 54', 54") zum Erzeugen einer Strömung von Kühlluft zum Kühlen sowohl des zweiten Gehäuseteils (103; 103'; 103") der Vakuumpumpe, der sich innerhalb des Innenraums (17; 17'; 17") befindet, als auch der elektronischen Komponenten der elektronischen Speiseschaltung vorsieht.

3. Vakuumpumpvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der horizontale Querschnitt des Gehäuses (2) im Wesentlichen halbkreisförmig ist.

4. Vakuumpumpvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der horizontale Querschnitt des Gehäuses (2'; 2") im Wesentlichen kreisförmig ist.

5. Vakuumpumpvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Erzeugen einer Strömung von Kühlluft ein Gebläse (54) umfasst, das innerhalb des Innenraums (17) angeordnet ist, und dass die Strömung von Kühlluft in den Raum (17) durch Schlitze (9) gelangt, die in einem abgerundeten Teil (12) des Gehäuses (2) ausgebildet sind, und dass die Luft durch eine Öffnung (8) in einer ebenen Oberfläche des Gehäuses (2) entgegengesetzt zu dem abgerundeten Teil (12) herausgelangt, wobei das Gebläse (54) in Übereinstimmung mit der Öffnung (8) angeordnet ist.

6. Vakuumpumpvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Erzeugen einer Strömung von Kühlluft ein Gebläse (54'; 54") umfasst, das außerhalb des Innenraums (17'; 17") angeordnet ist, und dass die Strömung von Kühlluft in den Innenraum (17'; 17") durch Schlitze (9'; 9") gelangt, die im Gehäuse (2'; 2") ausgebildet sind.

7. Vakuumpumpvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse zwischen den Wänden einer Ummantelung (19) untergebracht ist, die am Gehäuse (101'; 101") der Vakuumpumpe befestigt ist, so dass ein Teil der durch das Gebläse (54'; 54") erzeugten Luftströmung zum ersten Teil (102'; 102") des Vakuumpumpengehäuses gerichtet wird und ein weiterer Teil zum Innenraum (17; 17") gerichtet wird, der sowohl den zweiten Teil (103; 103") der Vakuumpumpe als auch die elektronischen Komponenten der elektronischen Schaltung zum Erzeugen eines Spannungssystems, das den Elektromotor der Vakuumpumpe speist, enthält.

8. Vakuumpumpvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des ersten Teils (102; 102'; 102") des Gehäuses (101; 101'; 101") größer ist als der Querschnitt des zweiten Teils (103; 103'; 103") des Gehäuses (101; 101'; 101") der Vakuumpumpe (100; 100'; 100").

9. Vakuumpumpvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) eine obere Verschlussfläche (4) aufweist, die mit einer im Wesentlichen kreisförmigen Öffnung (16) für den Durchgang des zweiten Teils (103) des Gehäuses (101) der Vakuumpumpe (100) versehen ist, welcher sich im Innenraum (17) innerhalb des Gehäuses (2) befindet.

10. Vakuumpumpvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil (103) des Gehäuses (101), der sich innerhalb des Innenraums (17) befindet, mit den Innenwänden des Gehäuses (2) zwei symmetrische Durchgänge (18a, 18b) für die Strömung von Kühlluft festlegt.

11. Vakuumpumpvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Komponenten der elektronischen Schaltung in dem Innenraum (17) im Wesentlichen um den zweiten Teil (103) des Gehäuses (101) der Vakuumpumpe (100) verteilt sind, der sich in dem Innenraum (17) befindet.

12. Vakuumpumpvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass diejenigen elektronischen Komponenten der elektronischen Schaltung, die auf der höchsten Temperatur arbeiten und im Innenraum (17) enthalten sind, im Wesentlichen in den symmetrischen Durchgängen (18a, 18b) für die Strömung von Kühlluft angeordnet sind.

13. Vakuumpumpvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung einen Thermistor (57) zum Fühlen der Temperatur in dem Innenraum (17) umfasst, wobei der Thermistor (57) mit dem zweiten Teil (103) des Pumpengehäuses (101), der sich im Innenraum (17) befindet, in Wärmekontakt steht.

14. Vakuumpumpvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermistor (57) an einem Pfosten (59) montiert ist, der an einer Platine (56) parallel zur Basis des Gehäuses (2) montiert ist, an welcher Platine einige der elektronischen Komponenten der Speiseschaltung montiert sind, so dass sie mit der zylindrischen Erweiterung (118) der Basis des zweiten Teils (103) des Vakuumpumpengehäuses (101) in Kontakt stehen, wobei die Erweiterung infolge der Anwesenheit des Lagers (122)- das die drehbare Welle (123) der Vakuumpumpe abstützt - innerhalb des zweiten Teils (103) der Vakuumpumpe liegt.

15. Vakuumpumpvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht (58) aus Harz zwischen die zylindrische Erweiterung (118) und den Thermistor (57) eingefügt ist, um die Wärmeübertragung zwischen diesen zu verbessern.

16. Vakuumpumpvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche des zweiten, kleineren Teils (103) des Gehäuses (101) der Vakuumpumpe (100) mit einer Vielzahl von Kühlringen (109) versehen ist, die durch Ausbilden von ringförmigen Nuten (108) an der Außenfläche des Gehäuses (101) erhalten werden.

17. Vakuumpumpvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speiseleitungen (60), die die elektronische Speiseschaltung mit dem Motor der Vakuumpumpe verbinden, vollständig innerhalb des Gehäuses (2; 2'; 2") enthalten sind, wenn sich der zweite Teil (103; 103'; 103") innerhalb des Innenraums (17; 17'; 17") befindet.

18. Vakuumpumpvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Speiseschaltung ein Mittel zum Erzeugen eines Spannungssystems zum Speisen des Elektromotors (121) der Vakuumpumpe (100) umfasst.

19. Vakuumpumpvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speiseschaltung einen im Wesentlichen ringförmigen Spannungstransformator (40) umfasst.

20. Vakuumpumpvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator (40) innerhalb des Innenraums (17") zwischen der Basis des Gehäuses (2") und dem kleineren Teil (103") des Gehäuses (101") der Vakuumpumpe (100") angeordnet ist.

21. Vakuumpumpvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Flüssigkeitskühlsystem vorsieht.

22. Vakuumpumpvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumpumpe eine Vakuumpumpe vom Turbomolekulartyp ist.