DE9417422U1

DE9417422U1 - Friction vacuum pump with housing

Info

Publication number: DE9417422U1
Application number: DE9417422U
Authority: DE
Original assignee: Leybold AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1994-10-31
Publication date: 1995-02-09
Anticipated expiration: 2004-11-01

Description

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LEYBOLD AKTIENGESELLSCHAFTLEYBOLD AKTIENGESELLSCHAFT

Reibungsvakuumpumpe mit GehäuseFriction vacuum pump with housing

Die Erfindung bezieht sich auf eine einflutige Reibungsvakuumpumpe mit einem Gehäuse, in dem axial hintereinander ein Einlaß, die pumpaktiven Flächen und ein Antriebsmotor angeordnet sind.The invention relates to a single-flow friction vacuum pump with a housing in which an inlet, the pump-active surfaces and a drive motor are arranged axially one behind the other.

Eine Reibungspumpe dieser Art ist aus der Schrift zum DE-U-80 27 697 bekannt.A friction pump of this type is known from the document DE-U-80 27 697.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reibungsvakuumpumpe der hier betroffenen Art möglichst kompakt aufzubauen.The present invention is based on the object of constructing a friction vacuum pump of the type in question as compactly as possible.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Gehäuse der Pumpe derart gestaltet ist, daß es sich im wesentlichen konisch vom Einlaß zur Antriebsseite hin erweitert. Bei einer in dieser Weise gestalteten Reibungsvakuumpumpe ist das Raumangebot auf der Antriebsseite relativ groß. Bei kurzer axialer Höhe können in diesem Bereich beispielsweise ein Antriebsmotor mit einem relativ großen Rotordurchmesser, eine Platine für die Motorsteuerung, ein Lüfter und/oder sämtliche Anschlußelemente untergebracht werden.According to the invention, this object is achieved in that the housing of the pump is designed in such a way that it expands essentially conically from the inlet to the drive side. In a friction vacuum pump designed in this way, the space available on the drive side is relatively large. With a short axial height, this area can accommodate, for example, a drive motor with a relatively large rotor diameter, a circuit board for the motor control, a fan and/or all connection elements.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden.Further advantages and details of the invention will be explained using the embodiments shown in Figures 1 to 6.

Bei allen in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Pumpe selbst mit 1, ihr Einlaß mit 2 und ihr Auslaß mit 3 bezeichnet. Das Gehäuse der Pumpe 1 umfaßt die beiden Abschnitte 4 und 5.In all embodiments shown in Figures 1 to 6, the pump itself is designated 1, its inlet 2 and its outlet 3. The housing of the pump 1 comprises the two sections 4 and 5.

Der Gehäuseabschnitt 4 umgibt den Stator 6 und den Rotor 7 der Reibungspumpe. Die Figuren 1 und 4 zeigen, daß Bestandteile der Reibungspumpe Turbomolekularpumpenstufen 8 und Siegbahnpumpenstufen 9 sind.The housing section 4 surrounds the stator 6 and the rotor 7 of the friction pump. Figures 1 and 4 show that components of the friction pump are turbomolecular pump stages 8 and Siegbahn pump stages 9.

Der Gehäuseabschnitt 5 umgibt den Antriebsmotor 11, dessen Stator mit 12 und dessen Rotor mit 13 bezeichnet ist. Der Gehäuseabschnitt 5 ist Bestandteil eines Chassis' 14 mit dem Innenraum 15, in dem sich der Antriebsmotor 11 und weitere Bauteile befinden. Im übrigen ist das Chassis 14 Träger aller weiteren Bauteile der Pumpe 1. Auf der dem Einlaß 2 gegenüberliegenden Stirnseite ist der Innenraum 15 mit der Scheibe 16 abgedeckt.The housing section 5 surrounds the drive motor 11, whose stator is designated 12 and whose rotor is designated 13. The housing section 5 is part of a chassis 14 with the interior 15 in which the drive motor 11 and other components are located. The chassis 14 also supports all other components of the pump 1. On the end opposite the inlet 2, the interior 15 is covered with the disk 16.

Im Chassis 14 ist auch die den Rotor 7 tragende Welle 17 gelagert, und zwar derart, daß sich der Rotor 13 des Antriebsmotors 11 zwischen ihren Lagern 18 und 19 befindet. Der Rotor 13 befindet sich innerhalb eines Raumes 20, der vom Chassis 14 und von einem Spaltrohr 21 gebildet wird. Dieser Raum 20 ist nach außen gasdicht. Dadurch läuft der Rotor 13 des Antriebsmotors 11 im Vakuum, während sich der Motorstator 12 außerhalb des Vakuums befindet. Damit ist keine gasdichte Durchführung erforderlich.The shaft 17 carrying the rotor 7 is also mounted in the chassis 14, in such a way that the rotor 13 of the drive motor 11 is located between its bearings 18 and 19. The rotor 13 is located within a space 20, which is formed by the chassis 14 and a can 21. This space 20 is gas-tight to the outside. As a result, the rotor 13 of the drive motor 11 runs in a vacuum, while the motor stator 12 is outside the vacuum. This means that no gas-tight feedthrough is required.

Innerhalb des Raumes 20 befindet sich auch die Feder 22, die der Erzeugung der Lageranstellkräfte dient. Sie ist der antriebsseitigen Stirnseite der Welle 17 zugeordnet und als konische Spiralfeder ausgebildet. Im Vergleich zu den sonst in diesem Bereich verwendeten Tellerfedern hat eine konisch gestaltete Spiralfeder eine wesentlich flachere Kennlinie, so daß eine von Toleranzen unabhängige, im wesentlichen gleichbleibende Anstellkraft sichergestellt ist. GegenüberAlso located within the space 20 is the spring 22, which serves to generate the bearing positioning forces. It is assigned to the drive-side front side of the shaft 17 and is designed as a conical spiral spring. In comparison to the disc springs otherwise used in this area, a conical spiral spring has a much flatter characteristic curve, so that an essentially constant positioning force that is independent of tolerances is ensured. In comparison

zylindrischen Spiralfedern hat eine konisch gestaltete Spiralfeder den Vorteil, daß ihre axiale Länge kleiner ist.Compared to cylindrical spiral springs, a conical spiral spring has the advantage that its axial length is smaller.

Das Äußere der gesamten Pumpe 1 ist im wesentlichen konisch gestaltet. Der Querschnitt ihres Gehäuses bzw. ihrer Gehäuseabschnitte 4, 5 erweitert sich vom Einlaß 2 zur Antriebsseite hin. Diese Maßnahme erlaubt eine axial kurze Bauweise, da auf der Antriebsseite ausreichend Platz zur Verfügung steht, um mehrere der dort angeordneten Bauteile nebeneinander anordnen zu können.The exterior of the entire pump 1 is essentially conical. The cross-section of its housing or its housing sections 4, 5 widens from the inlet 2 to the drive side. This measure allows an axially short design, since there is sufficient space on the drive side to be able to arrange several of the components arranged there next to one another.

Unter anderem befindet sich im Innenraum 15 des Chassis' 14 ein Lüfter 23. Er ist seitlich neben dem Antriebsmotor 11 angeordnet und kann entweder dauernd in Betrieb sein oder von einem nicht dargestellten Temperaturfühler gesteuert werden. Eine ausreichende Kühlung der Pumpe, insbesondere ihres Antriebsmotors 11, ist dadurch sichergestellt.Among other things, there is a fan 23 in the interior 15 of the chassis 14. It is arranged to the side next to the drive motor 11 and can either be in continuous operation or controlled by a temperature sensor (not shown). This ensures sufficient cooling of the pump, in particular its drive motor 11.

Schließlich sind alle in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele mit einer ebenen Anschlußfläche 24 ausgerüstet. Sie ist das Ergebnis des Schnittes einer Ebene mit dem Gehäuseabschnitt 5. Auf der Anschlußfläche 24 sind alle Bedienungselemente (Vorvakuumanschluß 3, Stecker 25 für den Frequenzwandler, Belüftungsanschluß 26) konzentriert und dadurch in jeder Lage der Pumpe zugänglich und leicht zu handhaben.Finally, all the embodiments shown in Figures 1 to 6 are equipped with a flat connection surface 24. It is the result of the intersection of a plane with the housing section 5. All operating elements (pre-vacuum connection 3, plug 25 for the frequency converter, ventilation connection 26) are concentrated on the connection surface 24 and are therefore accessible and easy to handle in any position of the pump.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 3 erstreckt sich die die Anschlußfläche 24 erzeugende Ebene parallel zur Welle 17 der Pumpe 1. Auf der der Anschlußfläche 24 gegenüberliegenden Seite des Chassis 5 ist ebenfalls eine ebene Fläche 27 mit einer Öffnung 28 vorgesehen. Diese mit einem Gitter 29 ausgerüstete Öffnung 28 dient als Ansaugöffnung für den daneben angeordneten Lüfter 23. Die angesaugte Kühlluft tritt durch Öffnungen 31 und 32 wieder aus, nachdem sie den Antriebsmotor 11 umströmt hat. Die Öffnungen 31 befinden sich in der den Innenraum 15 desIn the embodiments according to Figures 1 to 3, the plane that creates the connection surface 24 extends parallel to the shaft 17 of the pump 1. On the side of the chassis 5 opposite the connection surface 24, a flat surface 27 with an opening 28 is also provided. This opening 28, equipped with a grille 29, serves as an intake opening for the fan 23 arranged next to it. The cooling air sucked in exits again through openings 31 and 32 after it has flowed around the drive motor 11. The openings 31 are located in the interior 15 of the

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Chassis' 14 abdeckenden Scheibe 16. Die Öffnungen 32 münden in eine Nut 33, die sich zwischen den Gehäuseabschnitten und 5 befindet.Chassis' 14 covering disc 16. The openings 32 open into a groove 33 which is located between the housing sections and 5.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 4 bis 6 bildet die die Anschlußfläche 24 erzeugende Ebene mit der Welle 17 einen Winkel, und zwar derart, daß die Anschlußfläche 24 im Vergleich zur Anschlußfläche 24 bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 3 größer ist. Außerdem befinden sich die dem Lüfter 23 zugeordneten Ansaugöffnungen 34 und 35 ebenfalls in der Scheibe 16 bzw. in der Nut 33.In the embodiments according to Figures 4 to 6, the plane that creates the connection surface 24 forms an angle with the shaft 17, in such a way that the connection surface 24 is larger than the connection surface 24 in the embodiment according to Figures 1 to 3. In addition, the intake openings 34 and 35 assigned to the fan 23 are also located in the disk 16 and in the groove 33.

Bei der beschriebenen Pumpe wirkt die gekühlte Oberfläche effektiver als dieses durch äußere (lageabhängige) Kühlrippen möglich ist. Außerdem ist die Fläche für die Wärmeübertragung deutlich größer als bei einer verrippten äußeren Oberfläche, da das Gehäuse auch mit der Innenfläche zur Kühlung beiträgt. Der Zusatzlüfter, der bei Bedarf zugeschaltet werden kann, fördert die Luft direkt an die Stellen, die Wärme erzeugen und damit das höchste Temperaturniveau haben. Dadurch wird die "Kühlkette" (Wärmeübergänge, Wärmeleitstrecken, Wärmekapazitäten, Wärmedurchgangsstrecken etc.), über die beim Stand der Technik die Wärme transportiert werden muß, bei stetig sinkendem Temperaturniveau kürzer, so daß der Zusatzlüfter kleiner dimensioniert werden und damit sogar in die Pumpe integriert werden kann.In the pump described, the cooled surface is more effective than is possible with external (position-dependent) cooling fins. In addition, the area for heat transfer is significantly larger than with a ribbed external surface, since the housing also contributes to cooling with its inner surface. The additional fan, which can be switched on if necessary, conveys the air directly to the places that generate heat and therefore have the highest temperature level. As a result, the "cooling chain" (heat transfers, heat conduction paths, heat capacities, heat transfer paths, etc.) over which the heat must be transported in the current state of technology becomes shorter as the temperature level steadily drops, so that the additional fan can be made smaller and can even be integrated into the pump.

Sind in der Gehäusewandung der Pumpe Einlaßöffnungen für die kalte Zuluft und Auslaßöffnungen für die warme Abluft vorgesehen, dann läßt sich durch geschickte Strömungszuführung eine Kaminwirkung erzielen, die die Wandung von innen und außen umströmt und damit eine natürliche Zwangslüftung erzeugt. Diese kühlt zusätzlich und effektiver als die ohnehin vorhandene freie Konvektion an der Außenseite der Wandung. Die Luftführung ist so gewählt, daß die KühlwirkungIf the pump housing wall has inlet openings for the cold supply air and outlet openings for the warm exhaust air, then a chimney effect can be achieved by clever flow control, which flows around the wall from the inside and outside and thus creates natural forced ventilation. This cools additionally and more effectively than the free convection that already exists on the outside of the wall. The air flow is selected so that the cooling effect

unabhängig von der Lage der Pumpe ist. Aufgrund einer
konischen Gehäusegestaltung wird erreicht, daß der Luftstrom auch bei in einer Anlage eingebauten Pumpe durch angrenzende Teile nicht behindert ist. Außerdem steht im Antriebsbereich ausreichend Platz zur Verfügung, um alle notwendigen Bauteile, unter anderem den Lüfter, im Gehäuse bei axial kurzer Bauweise unterbringen zu können.is independent of the position of the pump. Due to a
The conical housing design ensures that the air flow is not obstructed by adjacent parts even when the pump is installed in a system. In addition, there is sufficient space in the drive area to accommodate all the necessary components, including the fan, in the housing with an axially short design.

Claims

94.015 GM Reibungsvakuumpumpe mit Gehäuse -PASESffiANSPRÜCHE,94.015 GM Friction vacuum pump with housing -PASESffiCLAIMS,

1. Einflutige Reibungsvakuumpumpe (1) mit einem Gehäuse (4, 5), in dem axial hintereinander ein Einlaß (2), die pumpaktiven Flächen (8, 9) und ein Antriebsmotor (11) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet/ daß ihr Gehäuse (4, 5) derart gestaltet ist/ daß es sich im wesentlichen konisch vom Einlaß (2) zur Antriebsseite hin erweitert.1. Single-flow friction vacuum pump (1) with a housing (4, 5) in which an inlet (2), the pump-active surfaces (8 , 9) and a drive motor (11) are arranged axially one behind the other, characterized in that its housing (4, 5) is designed in such a way that it expands essentially conically from the inlet (2) to the drive side.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Gehäuse (45) mit einer ebenen Anschlußfläche (24) ausgerüstet ist, auf der sich ein Vorvakuumanschluß (3), ein Steckedr (25) für einen Frequenzwandler und/oder ein Belüftungsanschluß (26) befinden.2. Pump according to claim 1, characterized in that its housing (45) is equipped with a flat connection surface (24) on which a forevacuum connection (3), a plug (25) for a frequency converter and/or a ventilation connection (26) are located.

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anschlußfläche (24) parallel zur Welle (17) erstreckt. 3. Pump according to claim 2, characterized in that the connecting surface (24) extends parallel to the shaft (17).

4. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußfläche (24) mit der Welle (17) einen Winkel4. Pump according to claim 2, characterized in that the connecting surface (24) forms an angle with the shaft (17)

bildet, und zwar derart, daß die Anschlußfläche (24) vergrößert und von mehreren Seiten zugänglich ist.in such a way that the connection surface (24) is enlarged and accessible from several sides.

5. Pumpe nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Gehäusewandung mit Luftansaug- und Luftaustrittsöffnungen ausgerüstet ist und daß in ihrem Gehäuse (4, 5) ein Lüfter (23) integriert ist.5. Pump according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that its housing wall is equipped with air intake and air outlet openings and that a fan (23) is integrated in its housing (4, 5).

6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüfter (23) seitlich neben dem Antriebsmotor (11) angeordnet ist.6. Pump according to claim 5, characterized in that the fan (23) is arranged laterally next to the drive motor (11).

7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis &bgr;, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Gehäuse (4, 5) zweiteilig ausgebildet ist, daß der Gehäuseabschnitt (4) einen Stator (6) und einen Rotor (7) umgibt und daß der Gehäuseabschnitt (5) den Antriebsmotor (11) umgibt.7. Pump according to one of claims 1 to β, characterized in that its housing (4, 5) is designed in two parts, that the housing section (4) surrounds a stator (6) and a rotor (7) and that the housing section (5) surrounds the drive motor (11).

8. Pumpe nach Anspruch 7 und einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseabschznitt (5) mit der ebenen .Anschlußfläche (24) ausgerüstet ist.8. Pump according to claim 7 and one of claims 2 to 4, characterized in that the housing section (5) is equipped with the flat connection surface (24).

9. Pumpe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseabschnitt (5) Bestandteil eines Chassis' (14) mit dem Innenraum (15) ist, in welchem sich der Antriebsmotor (11) befindet, und daß die offene Stirnseite des Innenraums (15) mit eienr Scheibe (16) abgedeckt ist.9. Pump according to claim 7 or 8, characterized in that the housing section (5) is part of a chassis (14) with the interior (15) in which the drive motor (11) is located, and that the open front side of the interior (15) is covered with a disc (16).

10. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (16) mit Lufeintrittsöffnungen (35) und Luftaustrittsöffnungen (31) ausgerüstet ist.10. Pump according to claim 9, characterized in that the disc (16) is equipped with air inlet openings (35) and air outlet openings (31).

11. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Lufteintrittsöffnungen (34) und Luftaustrittsöffnungen (32) in einer im Gehäuse der Pumpe (1) umlaufenden Nut (33) münden.11. Pump according to one of claims 1 to 10, characterized in that air inlet openings (34) and air outlet openings (32) open into a groove (33) running around the housing of the pump (1).

12. Pumpe nach Anspruch 11 und einem der Ansprüche 7 bis 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nut (33) zwischen den beiden Gehäuseabschnitten (4, .5) befindet.12. Pump according to claim 11 and one of claims 7 to 1, characterized in that the groove (33) is located between the two housing sections (4, .5).

13. Pumpe nach Anspruch 9 und einem der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im chassis (14) eine den Rotor (7) tragende Welle (17) gelagert ist, und zwar derart, daß sich der Rotor (13) des Antriebsmotors (11) zwischen ihren Lagern (18, 19) befindet.13. Pump according to claim 9 and one of the other claims, characterized in that a shaft (17) carrying the rotor (7) is mounted in the chassis (14) in such a way that the rotor (13) of the drive motor (11) is located between its bearings (18, 19).

14. Pumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Chassis (14) und ein Spaltrohr (21) einen gasdichten Raum (20) bilden, in welchem sich der Motorstatopr (12) befindet.14. Pump according to claim 13, characterized in that the chassis (14) and a can (21) form a gas-tight space (20) in which the motor stator (12) is located.

15. Pumpe nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine der antriebsseitigen Stirnseite der Welle (17) zugeordnete, konische Spiralfeder (22) der Erzeugung der Lageranstellkräfte dient.15. Pump according to claim 13 or 14, characterized in that a conical spiral spring (22) assigned to the drive-side end face of the shaft (17) serves to generate the bearing positioning forces.

16. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des im Pumpengehäuse integrierten Lüfters (23) ein Temperaturfühler vorgesehen ist.16. Pump according to one of the preceding claims, characterized in that a temperature sensor is provided for controlling the fan (23) integrated in the pump housing.