EP2826999A1 - Vacuum pump - Google Patents

Abstract

Vakuumpumpe mit einem Arbeitsraum, einem Lagerraum, einer zwischen dem Arbeitsraum und dem Lagerraum angeordneten Trennwand und wenigstens einer sich durch die Trennwand hindurch erstreckenden Rotorwelle, die mit der Trennwand einen Spalt bildet, sowie mit einer Sperreinrichtung zur Absperrung zwischen dem Arbeitsraum und dem Lagerraum. Die Sperreinrichtung ist durch eine Siegbahnpumpstufe gebildet, die zum Bereitstellen einer durch den Spalt hindurch gehenden Pumpwirkung zwischen dem Arbeitsraum und dem Lagerraum ausgebildet ist.Vacuum pump having a working space, a storage space, a partition wall arranged between the working space and the storage space, and at least one rotor shaft extending through the dividing wall which forms a gap with the dividing wall and a blocking device for blocking between the working space and the storage space. The locking device is formed by a Siegbahnpumpstufe, which is designed to provide a passing through the gap pumping action between the working space and the storage room.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere eine Turbomolekularpumpe oder eine Seitenkanalpumpe, mit einem Arbeitsraum, einem Lagerraum, einer zwischen dem Arbeitsraum und dem Lagerraum angeordneten Trennwand und einer sich durch die Trennwand hindurch erstreckenden Rotorwelle.The invention relates to a vacuum pump, in particular a turbomolecular pump or a side channel pump, having a working space, a storage space, a separating wall arranged between the working space and the storage space and a rotor shaft extending through the dividing wall.

Vakuumpumpen werden in unterschiedlichen technischen Prozessen eingesetzt, um ein für den jeweiligen Prozess notwendiges Vakuum zu schaffen. Eine Vakuumpumpe umfasst typischerweise einen Arbeitsraum, einen Lagerraum, eine zwischen dem Arbeitsraum und dem Lagerraum angeordnete Trennwand und eine Rotorwelle. In dem Arbeitsraum ist eine Pumpstruktur der Vakuumpumpe angeordnet, die das in dem Arbeitsraum vorhandene Prozessgas von dem Einlass zu dem Auslass der Vakuumpumpe fördert und dadurch pumpt. In dem Lagerraum sind z.B. ein Lager zur Lagerung der Rotorwelle und ggf. ein Antrieb für die Rotorwelle angeordnet. Die Rotorwelle erstreckt sich unter Ausbildung eines Spaltes durch die Trennwand hindurch. Dabei erstreckt sich ein Abschnitt der Rotorwelle, welcher den rotorseitigen Teil der Pumpstruktur trägt, in den Arbeitsraum hinein und ein anderer Abschnitt der Rotorwelle, welcher z.B. mit dem Lager verbunden ist, erstreckt sich in den Lagerraum hinein.Vacuum pumps are used in various technical processes to create a vacuum that is necessary for the respective process. A vacuum pump typically comprises a working space, a storage space, a partition wall arranged between the working space and the storage space, and a rotor shaft. In the working space, a pump structure of the vacuum pump is arranged, which promotes the process gas present in the working space from the inlet to the outlet of the vacuum pump and thereby pumps. In the storage room are e.g. a bearing for supporting the rotor shaft and possibly arranged a drive for the rotor shaft. The rotor shaft extends through a gap to form a gap through the partition wall. In this case, a portion of the rotor shaft which carries the rotor-side part of the pumping structure, extends into the working space and another portion of the rotor shaft, which, for example. connected to the camp, extends into the storage room.

Ein Problem bei bekannten Vakuumpumpen stellen korrosive und andere schädliche Gase dar, die in dem geförderten Prozessgas enthalten sind und durch den zwischen der Rotorwelle und der Trennwand ausgebildeten Spalt von dem Arbeitsraum in den Lagerraum gelangen. Diese Gase greifen die in dem Lagerraum vorhandenen Lager, Betriebsmittel und weiteren Komponenten an, was zu einer Schädigung und zu einem vorzeitigen Ausfall der Pumpe führen kann.A problem with known vacuum pumps is corrosive and other harmful gases contained in the pumped process gas and formed by the between the rotor shaft and the partition wall Gap from the workroom into the storage room. These gases attack the storage, equipment and other components in the storage room, which can result in damage and premature failure of the pump.

Um den Lagerraum von dem Arbeitsraum abzusperren, d.h. um einen unerwünschten Gasaustausch zwischen dem Arbeitsraum und dem Lagerraum zu verhindern, kann zwischen der Rotorwelle und der Trennwand eine Labyrinthdichtung vorgesehen sein. Die Labyrinthdichtung kann eine Vielzahl von in radialer Richtung aufeinander folgenden axialen Einstichen einer Rotorscheibe umfassen, die mit entsprechenden Vorsprüngen der umgebenden Trennwand kämmen, so dass ein langer und schmaler Spalt zwischen der Rotorwelle und der Trennwand gebildet wird, welcher eine Abdichtung bewirkt. Prinzipiell kann die Labyrinthdichtung auch eine Vielzahl von in axialer Richtung aufeinander folgenden radialen Einstichen der Rotorwelle umfassen, die mit der Trennwand einen langen und schmalen Dichtspalt bilden.To lock the storage room from the workspace, i. In order to prevent unwanted gas exchange between the working space and the storage space, a labyrinth seal can be provided between the rotor shaft and the partition wall. The labyrinth seal may comprise a plurality of radially successive axial grooves of a rotor disk which mesh with corresponding projections of the surrounding partition so as to form a long and narrow gap between the rotor shaft and the partition wall which effects a seal. In principle, the labyrinth seal may also comprise a multiplicity of radial grooves of the rotor shaft following one another in the axial direction, which form a long and narrow sealing gap with the dividing wall.

Ein Nachteil einer Vakuumpumpe mit einer solchen Labyrinthdichtung ist, dass für eine hohe Dichtwirkung sehr enge Spalte erforderlich sind, welche aufgrund der bei dem Betrieb der Vakuumpumpe auftretenden thermischen Ausdehnungen und der Ausdehnungen aufgrund der bei hohen Drehzahlen auftretenden Fliehkräfte nur schwer erreichbar sind. Außerdem ist die Bereitstellung einer Vakuumpumpe mit einer solchen Labyrinthdichtung mit einem hohen zusätzlichen Herstellungsaufwand verbunden. Die Einstiche in der Rotorscheibe können darüber hinaus zu dem Auftreten von ungünstigen mechanischen Spannungen in dem Rotor während des Pumpbetriebs führen, die die Lebensdauer und die Betriebssicherheit der Vakuumpumpe beeinträchtigen. Die Labyrinthdichtung führt außerdem zu einer erheblichen Erhöhung der axialen Bauhöhe und des Leistungsbedarfs der Vakuumpumpe aufgrund der in den engen Spalten auftretenden Gasreibung.A disadvantage of a vacuum pump with such a labyrinth seal is that for a high sealing effect very narrow gaps are required, which are difficult to achieve due to the occurring during operation of the vacuum pump thermal expansions and expansions due to the centrifugal forces occurring at high speeds. In addition, the provision of a vacuum pump with such a labyrinth seal is associated with a high additional manufacturing effort. Moreover, the punctures in the rotor disk can lead to the occurrence of unfavorable mechanical stresses in the rotor during the pumping operation, which impair the life and the reliability of the vacuum pump. The labyrinth seal also leads to a significant increase in the axial height and the power requirement of the vacuum pump due to the gas friction occurring in the narrow gaps.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vakuumpumpe anzugeben, welche die vorstehend beschriebenen Nachteile überwindet, das heißt eine Vakuumpumpe, bei der ein schädlicher Gasaustausch zwischen dem Arbeitsraum und dem Lagerraum vermieden wird und die gleichzeitig mit geringem Aufwand herstellbar und auf kleinem Bauraum realisierbar ist und die einen geringen Leistungsbedarf und eine hohe Lebensdauer aufweist.It is therefore an object of the invention to provide a vacuum pump which overcomes the disadvantages described above, that is, a vacuum pump, in which a harmful gas exchange between the working space and the storage space is avoided and which can be produced at the same time with little effort and in a small space can be realized and which has a low power consumption and a long life.

Die Aufgabe wird durch eine Vakuumpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by a vacuum pump with the features of claim 1.

Die Vakuumpumpe, welche vorzugsweise eine Turbomolekularpumpe oder eine Seitenkanalpumpe ist, umfasst einen Arbeitsraum, einen Lagerraum, eine zwischen dem Arbeitsraum und dem Lagerraum angeordnete Trennwand und wenigstens eine sich durch die Trennwand hindurch erstreckende Rotorwelle, die mit der Trennwand einen Spalt bildet. Die Vakuumpumpe umfasst außerdem eine Sperreinrichtung zur Absperrung zwischen dem Arbeitsraum und dem Lagerraum. Die Sperreinrichtung ist durch eine Siegbahnpumpstufe gebildet, die zum Bereitstellen einer durch den Spalt hindurch gehenden Pumpwirkung zwischen dem Arbeitsraum und dem Lagerraum ausgebildet ist.The vacuum pump, which is preferably a turbomolecular pump or a side channel pump, comprises a working space, a storage space, a separating wall arranged between the working space and the storage space and at least one rotor shaft extending through the dividing wall and forming a gap with the dividing wall. The vacuum pump also includes a locking device for blocking between the working space and the storage room. The locking device is formed by a Siegbahnpumpstufe, which is designed to provide a passing through the gap pumping action between the working space and the storage room.

Es wurde erkannt, dass durch eine solche Siegbahnpumpstufe eine wirksame Absperrung zwischen dem Arbeitsraum und dem Pumpenraum erreicht wird, ohne dass der Herstellungsaufwand, die axiale Bauhöhe oder der Leistungsbedarf der Vakuumpumpe erhöht wird oder die Stabilität und die Lebensdauer der Vakuumpumpe verringert werden.It has been recognized that effective barrier between the working space and the pump room is achieved by such a Siegbahnpumpstufe without the production cost, the axial height or the power consumption of the vacuum pump is increased or the stability and the life of the vacuum pump can be reduced.

Die Siegbahnpumpstufe schafft eine wirksame Absperrung zwischen dem Arbeitsraum und dem Lagerraum, da durch die Pumpwirkung der Siegbahnpumpstufe eine entgegen der Pumprichtung der Siegbahnpumpstufe gerichtete Gasströmung durch den Spalt hindurch wirksam verhindert wird. Auf den Einsatz eines Sperrgases kann dabei gegebenenfalls verzichtet werden. Der Einsatz eines Sperrgases ist prinzipiell aber auch denkbar. Der Betrieb der Siegbahnpumpstufe führt außerdem nicht zu einer erheblichen Erhöhung des Leistungsbedarfs der Vakuumpumpe.The Siegbahnpumpstufe creates an effective barrier between the working space and the storage room, as directed by the pumping action of the Siegbahnpumpstufe effectively against the pumping direction of the Siegbahnpumpstufe directed gas flow through the gap. The use of a sealing gas can be omitted if necessary. The use of a sealing gas is in principle also conceivable. The operation of the Siegbahnpumpstufe also does not lead to a significant increase in the power requirement of the vacuum pump.

Die Bereitstellung der Siegbahnpumpstufe ist mit einfachen Mitteln möglich. Beispielsweise kann die Siegbahnpumpstufe aus einem in radialer Richtung orientierten scheibenförmigen Statororgan und einem in radialer Richtung orientierten scheibenförmigen Rotororgan bestehen, die einander gegenüberliegende pumpaktive Oberflächen bilden, wobei eine der pumpaktiven Oberflächen glatt bzw. eben und die andere strukturiert ausgebildet ist. Solche Stator- und Rotororgane sind einfach herstellbar und eine aufwändige Bearbeitung der Rotorscheibe und des gegenüberliegend angeordneten Statorpartners zur Herstellung einer Vielzahl von axialen Einstichen und eine damit einhergehende Schwächung der Rotorscheibe kann vermieden werden.The provision of the Siegbahnpumpstufe is possible with simple means. For example, the Siegbahnpumpstufe of a radially oriented disk-shaped stator member and a radially oriented disk-shaped rotor member are made, forming the opposite pump-active surfaces, one of the pump-active surfaces smooth and the other is structured. Such stator and rotor members are easy to manufacture and a complex processing of the rotor disk and the stator partner arranged opposite to produce a plurality of axial punctures and a concomitant weakening of the rotor disk can be avoided.

Aufgrund der radialen Ausrichtung der Siegbahnpumpstufe wird die axiale Bauhöhe durch die Siegbahnpumpstufe allenfalls geringfügig erhöht. Die Siegbahnpumpstufe kann einen axialen Dichtspalt aufweisen, wobei trotz der thermischen Ausdehnungen der Vakuumpumpe mit geringem Aufwand eine geringe Spaltweite des Dichtspalts erreichbar ist.Due to the radial orientation of the Siegbahnpumpstufe the axial height is increased by the Siegbahnpumpstufe at most slightly. The Siegbahnpumpstufe may have an axial sealing gap, despite the thermal expansion of the vacuum pump with little effort, a small gap width of the sealing gap can be achieved.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und in den Figuren beschrieben.Advantageous embodiments of the invention are described in the subclaims, the description and in the figures.

Bevorzugt ist die Siegbahnpumpstufe dazu ausgebildet, eine Pumpwirkung von dem Lagerraum über den Spalt in den Arbeitsraum bereitzustellen. Dadurch wird der Lagerraum wirksam gegenüber dem Arbeitsraum abgesperrt, so dass keine schädlichen Prozessgase aus dem Arbeitsraum in den Lagerraum gelangen können.Preferably, the Siegbahnpumpstufe is adapted to provide a pumping action of the storage space via the gap in the working space. As a result, the storage space is effectively shut off from the working space, so that no harmful process gases can get out of the working space in the storage room.

Die Siegbahnpumpstufe umfasst vorzugsweise ein Statororgan und ein Rotororgan. Das Statororgan und das Rotororgan bilden vorzugsweise jeweils eine von zwei einander gegenüberliegenden pumpaktiven Oberflächen der Siegbahnpumpstufe. Das Statororgan ist vorzugsweise von einem statischen Teil der Vakuumpumpe, zum Beispiel dem Pumpengehäuse oder der Trennwand, getragen oder dadurch gebildet. Das Rotororgan ist vorzugsweise von der Rotorwelle getragen und insbesondere drehfest an der Rotorwelle angebracht.The Siegbahnpumpstufe preferably comprises a stator and a rotor member. The stator element and the rotor element preferably each form one of two opposing pump-active surfaces of the victor track pump stage. The stator member is preferably supported by or formed by a static part of the vacuum pump, for example, the pump housing or the partition wall. The rotor member is preferably carried by the rotor shaft and mounted in particular rotationally fixed to the rotor shaft.

Bevorzugt ist zumindest eine pumpaktive Oberfläche der Siegbahnpumpstufe durch eine strukturierte Oberfläche gebildet und/oder ist zumindest eine pumpaktive Oberfläche durch eine ebene Oberfläche gebildet. Gemäß einer Ausführungsform ist eine pumpaktive Oberfläche durch eine strukturierte Oberfläche und die andere pumpaktive Oberfläche durch eine ebene Oberfläche gebildet.Preferably, at least one pump-active surface of the Siegbahnpumpstufe is formed by a structured surface and / or at least one pump-active surface is formed by a flat surface. According to one embodiment, one pump-active surface is formed by a structured surface and the other pump-active surface by a flat surface.

Bevorzugt weist das Statororgan die strukturierte pumpaktive Oberfläche auf. Das Rotororgan kann hingegen die ebene pumpaktive Oberfläche aufweisen. Das Rotororgan ist in diesem Fall mit besonders geringem Aufwand herstellbar, wobei gleichzeitig eine sich durch eine Strukturierung ergebende nachteilige Schwächung des Rotororgans vermieden wird. Das Rotororgan ist daher ohne weiteres in der Lage, den bei dem Betrieb der Vakuumpumpe auftretenden Fliehkraftbelastungen Stand zu halten, ohne dass übermäßige Spannungen auftreten, die die Betriebssicherheit der Vakuumpumpe verringern. Ferner wird eine durch das Rotororgan hervorgerufene Unwucht des Rotors durch eine ebene bzw. glatte Ausgestaltung der pumpaktiven Oberfläche des Rotororgans weitestgehend vermieden.The stator element preferably has the structured pump-active surface. By contrast, the rotor element can have the plane pump-active surface. The rotor member can be produced in this case with very little effort, at the same time resulting in a structuring disadvantageous weakening of the rotor member is avoided. The rotor element is therefore readily able to withstand the centrifugal forces occurring during the operation of the vacuum pump, without excessive voltages that reduce the reliability of the vacuum pump. Furthermore, an imbalance of the rotor caused by the rotor element is largely avoided by a flat or smooth configuration of the pump-active surface of the rotor element.

Das Rotororgan bildet vorzugsweise gleichzeitig sowohl die pumpaktive Oberfläche für die Siegbahnpumpstufe als auch ein rotierendes Organ für eine Pumpstufe zur Förderung des Prozessgases. Vorzugsweise ist das Rotororgan durch ein rotierendes pumpaktives Organ der Pumpstufe für das Prozessgas gebildet, welches eine pumpaktive Oberfläche für das Prozessgas umfasst, oder durch eine Rotornabe der Pumpstufe für das Prozessgas. Beispielsweise kann das Rotororgan durch eine Rotorscheibe einer Turbomolekularpumpstufe gebildet sein oder durch eine Rotornabe einer Holweck- oder Kreuzgewindepumpstufe, welche z.B. einen Holweckzylinder tragen kann.The rotor element preferably simultaneously forms both the pump-active surface for the victor track pump stage and a rotating member for a pump stage for conveying the process gas. Preferably, the rotor element is formed by a rotating pump-active member of the pumping stage for the process gas, which comprises a pump-active surface for the process gas, or by a rotor hub of the pumping stage for the process gas. For example, the rotor member may be constituted by a rotor disk of a turbomolecular pumping stage, or by a rotor hub of a Holweck or cross-threaded pumping stage, e.g. can carry a Holweck cylinder.

Die pumpaktiven Oberflächen der Siegbahnpumpstufe können wenigstens einen Förderkanal der Siegbahnpumpstufe und einen Dichtspalt zur Abdichtung des Förderkanals begrenzen. Das Gas wird bei dem Betrieb der Vakuumpumpe durch den Förderkanal angetrieben, wobei der Dichtspalt so eng ausgebildet ist, dass ein unerwünschtes, entgegen der Pumprichtung gerichtetes Rückströmen des durch den Förderkanal geförderten Gases weitgehend verhindert wird.The pump-active surfaces of the Siegbahnpumpstufe can limit at least one conveying channel of the Siegbahnpumpstufe and a sealing gap for sealing the conveyor channel. The gas is driven during the operation of the vacuum pump through the delivery channel, wherein the sealing gap is formed so narrow that an undesirable, directed against the pumping direction backflow of the conveyed through the conveying channel gas is largely prevented.

Bevorzugt umfasst eine strukturierte pumpaktive Oberfläche der Vakuumpumpe wenigstens eine Vertiefung, welche den Förderkanal bildet, und wenigstens eine Erhebung, wobei ein Oberflächenbereich der Erhebung, der der gegenüberliegenden pumpaktiven Oberfläche zugewandt ist, gemeinsam mit der gegenüberliegenden pumpaktiven Oberfläche den Dichtspalt begrenzen kann.Preferably, a structured pump-active surface of the vacuum pump comprises at least one recess, which forms the conveying channel, and at least one projection, wherein a surface region of the projection, which faces the opposite pump-active surface, in common can limit the sealing gap with the opposite pump-active surface.

Der Förderkanal kann spiralförmig ausgebildet sein und/oder im Wesentlichen in einer radialen Ebene verlaufen. Der Förderkanal verbindet vorzugsweise einen Einlass und einen Auslass der Siegbahnpumpstufe. Einer von Einlass und Auslass kann an einer radialen Innenseite der Siegbahnpumpstufe angeordnet sein und der jeweils andere von Einlass und Auslass kann an der radialen Außenseite der Siegbahnpumpstufe angeordnet sein.The delivery channel may be formed spirally and / or extend substantially in a radial plane. The delivery channel preferably connects an inlet and an outlet of the victor track pump stage. One of the inlet and outlet may be disposed on a radial inner side of the victor track pump stage, and the other of the inlet and outlet may be disposed on the radially outer side of the victor track pump stage.

Der Dichtspalt kann durch einen axialen Spalt zwischen den pumpaktiven Oberflächen der Siegbahnpumpstufe gebildet sein. Die Siegbahnpumpstufe kann prinzipiell ganz ohne radiale Dichtspalte auskommen. Da die in axialer Richtung auftretenden thermischen Ausdehnungen der Vakuumpumpe im Vergleich zu den radialen Ausdehnungen gering sind, kann dabei zuverlässig eine geringe Spaltweite und eine entsprechend gute Sperrwirkung sichergestellt werden.The sealing gap can be formed by an axial gap between the pump-active surfaces of the Siegbahnpumpstufe. The Siegbahnpumpstufe can basically do without radial sealing gaps. Since the thermal expansions of the vacuum pump occurring in the axial direction are small in comparison with the radial expansions, it is possible reliably to ensure a small gap width and a correspondingly good blocking effect.

Bevorzugt ist ein den Dichtspalt begrenzender Bereich zumindest einer pumpaktiven Oberfläche zumindest abschnittsweise durch eine materialentfernende Bearbeitung erzeugt oder erzeugbar. Durch die materialentfernende Bearbeitung kann mit hoher Zuverlässigkeit und mit geringem Aufwand eine gewünschte geringe Spaltweite des Dichtspalts und eine dementsprechend hohe Sperrwirkung der Siegbahnpumpstufe gewährleistet werden. Die materialentfernende Bearbeitung kann insbesondere ein spanabhebendes oder zerspanendes Verfahren wie zum Beispiel ein Drehen oder Schleifen umfassen.Preferably, an area of the at least one pump-active surface delimiting the sealing gap is at least partially produced or producible by material-removing machining. By material removal processing can be ensured with high reliability and with little effort a desired small gap width of the sealing gap and a correspondingly high barrier effect of Siegbahnpumpstufe. In particular, the material removal machining may include a machining or machining process such as turning or grinding.

Beispielsweise kann zur Herstellung des Organs mit der strukturierten pumpaktiven Oberfläche, vorzugsweise des Statororgans, zuerst ein Rohling mit einer strukturierten Oberfläche bereitgestellt werden, wobei anschließend diejenigen Bereiche der strukturierten Oberfläche, die den Dichtspalt begrenzen, durch Überdrehen oder Überschleifen des Rohlings bearbeitet werden, um das Organ an eine gewünschte Spaltweite anzupassen.For example, to produce the organ having the structured pumping active surface, preferably the stator, a blank having a textured surface may first be provided, and then those areas of the structured surface defining the seal gap are machined by overdrilling or blending the blank to provide the blank Organ to adapt to a desired gap width.

Bevorzugt ist das Statororgan und/oder das Rotororgan im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet. Die Scheibenebene des Statororgans und/oder des Rotororgans verläuft dabei vorzugsweise radial zu der Rotationsachse der Rotorwelle. Das Rotororgan ist vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildet. Dadurch wird die Betriebssicherheit erhöht, da eine durch das Rotororgan hervorgerufene Unwucht vermieden wird.Preferably, the stator and / or the rotor member is formed substantially disc-shaped. The disk plane of the stator and / or of the rotor member preferably extends radially to the axis of rotation of the rotor shaft. The rotor element is preferably rotationally symmetrical. As a result, the reliability is increased because a caused by the rotor member imbalance is avoided.

Das Statororgan und/oder das Rotororgan kann als Spritzgussteil, als Schmiedeteil oder als Umformteil ausgebildet sein. Insbesondere eignet sich Spritzgießen, Schmieden oder Umformen zum Herstellen eines Organs, welches eine strukturierte pumpaktive Oberfläche aufweist, z.B. eines Statororgans mit einer strukturierten pumpaktiven Oberfläche. Bei dem Spritzgießen, Schmiede oder Umformen kann bereits eine Strukturierung für die strukturierte pumpaktive Oberfläche hergestellt werden. Die bei dem Spritzgießen, Schmieden oder Umformen hergestellte Strukturierung kann endgültig sein oder kann nachbearbeitet werden, insbesondere durch das vorstehend beschriebene materialentfernende Verfahren.The stator and / or the rotor member may be formed as an injection molded part, as a forged part or as a formed part. In particular, injection molding, forging or forming is suitable for producing an organ having a structured pump-active surface, e.g. a Statororgans with a structured pump-active surface. In the injection molding, forging or forming already structuring of the structured pump-active surface can be produced. The patterning produced by injection molding, forging or forming may be final or may be post-processed, in particular by the material removal process described above.

Gemäß einer Ausführungsform besteht das Statororgan und/oder das Rotororgan zumindest teilweise oder vollständig aus einem Metall wie z.B. Aluminium. Gemäß einer weiteren Ausführungsform besteht das Statororgan und/oder das Rotororgan zumindest teilweise oder vollständig aus einem Kunststoff. Das Statororgan und/oder das Rotororgan kann zumindest teilweise oder vollständig aus einem faserverstärkten Kunststoff wie z.B. einem glasfaserverstärkten oder kohlefaserverstärkten Kunststoff bestehen. Diese Materialien gewährleisten eine kostengünstige Herstellbarkeit des Statororgans bzw. Rotororgans, welches eine für einen hohen Wirkungsgrad der Siegbahnpumpstufe gewünschte geometrische Präzision aufweist. Gleichzeitig sind die genannten Materialien in der Lage, den bei dem Betrieb der Vakuumpumpe auftretenden mechanischen und thermischen Belastungen standzuhalten.According to one embodiment, the stator element and / or the rotor element consists at least partially or completely of a metal such as, for example, aluminum. According to a further embodiment, the stator member and / or the rotor member is at least partially or completely a plastic. The stator member and / or the rotor member may be at least partially or entirely made of a fiber reinforced plastic such as a glass fiber reinforced or carbon fiber reinforced plastic. These materials ensure cost-effective manufacturability of the stator or rotor organ, which has a desired for a high efficiency of Siegbahnpumpstufe geometric precision. At the same time, said materials are able to withstand the mechanical and thermal stresses encountered in the operation of the vacuum pump.

Das Statororgan kann als separates Teil ausgebildet sein, welches von einer statischen Komponente der Vakuumpumpe getragen ist. Das Statororgan kann z.B. von einem Pumpengehäuse der Vakuumpumpe oder von der Trennwand getragen sein. Das Statororgan kann mit der statischen Komponente der Vakuumpumpe verklebt sein. Das Statororgan ist bei dieser Ausgestaltung separat herstellbar, wodurch der für die Bereitstellung der Vakuumpumpe erforderliche Aufwand reduziert wird.The stator may be formed as a separate part, which is supported by a static component of the vacuum pump. The stator can e.g. be carried by a pump housing of the vacuum pump or by the partition wall. The stator can be glued to the static component of the vacuum pump. The stator can be produced separately in this embodiment, whereby the time required for the provision of the vacuum pump is reduced.

Der Arbeitsraum und der Lagerraum sind vorzugsweise direkt zueinander benachbart und durch die Trennwand unmittelbar voneinander getrennt. In dem Lagerraum ist vorzugsweise ein Drehlager zur drehbaren Abstützung der Rotorwelle angeordnet, zum Beispiel ein Wälzlager, welches vorzugsweise als geschmiertes Wälzlager ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann in dem Lagerraum ein Antrieb zum drehenden Antreiben der Rotorwelle angeordnet sein.The working space and the storage space are preferably adjacent to each other directly and separated by the partition wall directly from each other. In the storage space preferably a rotary bearing for rotatably supporting the rotor shaft is arranged, for example, a rolling bearing, which is preferably designed as a lubricated rolling bearing. Alternatively or additionally, a drive for rotationally driving the rotor shaft can be arranged in the storage space.

Das in dem Lagerraum vorgesehene Drehlager ist vorzugsweise in der Nähe der Sperreinrichtung angeordnet. Dadurch kann der Einfluss der bei dem Betrieb der Vakuumpumpe auftretenden mechanischen und thermischen Belastungen auf die Positionsgenauigkeit der Rotorwelle im Bereich der Siegbahnpumpstufe begrenzt werden, so dass eine Siegbahnpumpstufe mit einem Dichtspalt mit einer besonders geringen Spaltweite realisierbar ist.The pivot bearing provided in the storage space is preferably arranged in the vicinity of the blocking device. As a result, the influence of the mechanical and thermal loads occurring during operation of the vacuum pump on the positional accuracy of the rotor shaft in the range the Siegbahnpumpstufe be limited, so that a Siegbahnpumpstufe with a sealing gap with a particularly small gap width can be realized.

Bei der Vakuumpumpe handelt es sich vorzugsweise um eine schnell drehende Vakuumpumpe, beispielsweise um eine Turbomolekularpumpe oder eine Seitenkanalpumpe. In dem Arbeitsraum der Vakuumpumpe kann die Pumpstruktur der Vakuumpumpe angeordnet sein, mit der das durch die Vakuumpumpe zu pumpende Prozessgas von einem Pumpeneinlass zu einem Pumpenauslass der Vakuumpumpe förderbar ist. Der rotierende Teil dieser Pumpstruktur ist vorzugsweise von der Rotorwelle getragen.The vacuum pump is preferably a high-speed vacuum pump, for example a turbomolecular pump or a side channel pump. In the working space of the vacuum pump, the pump structure of the vacuum pump can be arranged, with which the process gas to be pumped by the vacuum pump from a pump inlet to a pump outlet of the vacuum pump can be conveyed. The rotating part of this pumping structure is preferably carried by the rotor shaft.

Die Pumpstruktur umfasst bei einer Turbomolekularpumpe vorzugsweise eine oder mehrere Statorscheiben und zwischen den Statorscheiben angeordnete Rotorscheiben, welche gemeinsam ein turbomolekulares Pumpprinzip verwirklichen. Bei einer Seitenkanalpumpe kann die Pumpstruktur mindestens einen rotorseitigen Kranz von Schaufeln umfassen, die in einem statorseitigen Seitenkanal angeordnet sind, der gegenüber der in Rotationsrichtung betrachteten Umrissform der Schaufeln erweitert ist, so dass ein Seitenkanalpumpprinzip verwirklicht wird.In the case of a turbomolecular pump, the pump structure preferably comprises one or more stator disks and rotor disks arranged between the stator disks, which jointly realize a turbomolecular pumping principle. In a side channel pump, the pumping structure may comprise at least one rotor-side rim of vanes arranged in a stator-side duct which is widened with respect to the rotational contour of the vanes, so that a side-channel pumping principle is realized.

Dem Lagerraum kann, insbesondere über einen Sperrgaseinlass, welcher den Lagerraum gasleitend mit dem Pumpenäußeren verbindet, ein Sperrgas zuführbar sein, welches durch die Siegbahnpumpstufe von dem Lagerraum in den Arbeitsraum förderbar ist. Dadurch wird die durch die Siegbahnpumpstufe bereitgestellte Sperrwirkung optimiert.The storage space can, in particular via a barrier gas inlet, which connects the storage space gas-conductively connected to the pump exterior, a sealing gas can be supplied, which is conveyed by the Siegbahnpumpstufe of the storage room in the working space. This optimizes the barrier effect provided by the victor track pumping stage.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Vakuumpumpe, insbesondere einer Turbomolekularpumpe oder einer Seitenkanalpumpe, bei dem ein Arbeitsraum, ein Lagerraum, eine zwischen dem Arbeitsraum und dem Lagerraum angeordnete Trennwand und wenigstens eine sich durch die Trennwand hindurch erstreckende Rotorwelle, die mit der Trennwand einen Spalt bildet, bereitgestellt werden. Ferner wird eine Sperreinrichtung zur Absperrung zwischen dem Arbeitsraum und dem Lagerraum bereitgestellt. Als Sperreinrichtung wird dabei eine Siegbahnpumpstufe vorgesehen, die zum Bereitstellen einer durch den Spalt hindurch gehenden Pumpwirkung zwischen dem Arbeitsraum und dem Lagerraum ausgebildet ist. Das Verfahren eignet sich zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpe gemäß der vorliegenden Beschreibung. Die in der vorliegenden Beschreibung in Bezug auf die Vakuumpumpe sowie deren Herstellung beschriebenen vorteilhaften Ausführungsformen und Vorteile stellen entsprechende Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens dar.Another object of the invention is a method for producing a vacuum pump, in particular a turbomolecular pump or a A side channel pump in which a working space, a storage space, a partition wall disposed between the working space and the storage space, and at least one rotor shaft extending through the partition wall and forming a gap with the partition wall are provided. Furthermore, a locking device is provided for blocking between the working space and the storage room. As a barrier means while a Siegbahnpumpstufe is provided, which is designed to provide a passing through the gap pumping action between the working space and the storage space. The method is suitable for producing a vacuum pump according to the invention in accordance with the present description. The advantageous embodiments and advantages described in the present description with regard to the vacuum pump and the production thereof represent corresponding advantages and advantageous embodiments of the method.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform werden ein Statororgan und ein Rotororgan mit jeweils einer pumpaktiven Oberfläche erzeugt. Die pumpaktiven Oberflächen begrenzen vorzugsweise wenigstens einen Förderkanal der Siegbahnpumpstufe und einen Dichtspalt zur Abdichtung des Förderkanals. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird ein den Dichtspalt begrenzender Bereich zumindest einer pumpaktiven Oberfläche zumindest abschnittsweise durch eine materialentfernende Bearbeitung erzeugt. Dadurch kann der Dichtspalt besonders präzise angepasst werden und eine besonders geringe Spaltweite des Dichtspalts gewährleistet werden, welche eine hohe Effizienz der Siegbahnpumpstufe sicherstellt.According to an advantageous embodiment, a stator element and a rotor element are each produced with a pump-active surface. The pump-active surfaces preferably define at least one conveying channel of the victor belt pumping stage and a sealing gap for sealing the conveying channel. According to an advantageous embodiment, a region delimiting the sealing gap of at least one pump-active surface is produced at least in sections by a material-removing machining. As a result, the sealing gap can be adapted particularly precisely and a particularly small gap width of the sealing gap can be ensured, which ensures a high efficiency of the victor track pump stage.

Gemäß einer Ausführungsform wird ein Statororgan für die Siegbahnpumpstufe als separates Teil bereitgestellt und an einer statischen Komponente der Vakuumpumpe angebracht. Das Statororgan kann z.B. an einem Pumpengehäuse der Vakuumpumpe oder an der Trennwand angebracht werden. Das Anbringen kann ein Verkleben des Statororgans mit der statischen Komponente umfassen.According to one embodiment, a stator member for the victor track pump stage is provided as a separate part and attached to a static component of the vacuum pump. The stator can be attached, for example, to a pump housing of the vacuum pump or to the partition wall become. The attachment may include bonding the stator member to the static component.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 bis 4

jeweils eine Vakuumpumpe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung im Querschnitt.

The invention will be described by way of example with reference to advantageous embodiments with reference to the accompanying figures. Show it:

Fig. 1 to 4

in each case a vacuum pump according to an embodiment of the invention in cross section.

Die in Fig. 1 gezeigte Vakuumpumpe ist als Turbomolekularpumpe ausgebildet und umfasst einen Arbeitsraum 12 und einen Lagerraum 14, die durch ein Pumpengehäuse 48 der Vakuumpumpe begrenzt sind, eine den Arbeitsraum 12 und den Lagerraum 14 voneinander trennende Trennwand 16, sowie eine Rotorwelle 18, welche sich unter Ausbildung eines radialen Spalts 20 durch die Trennwand 16 hindurch in den Arbeitsraum 12 und in den Lagerraum 14 erstreckt.In the Fig. 1 Vacuum pump shown is designed as a turbomolecular pump and includes a working space 12 and a storage space 14, which are bounded by a pump housing 48 of the vacuum pump, a working space 12 and the storage space 14 from each other separating partition 16, and a rotor shaft 18, which forms a radial Gaps 20 extends through the partition wall 16 into the working space 12 and into the storage space 14.

In dem Arbeitsraum 12 ist die turbomolekulare Pumpstruktur untergebracht. Diese Pumpstruktur umfasst mehrere an der Rotorwelle 18 befestigte turbomolekulare Rotorscheiben 42 und zwischen den Rotorscheiben 42 angeordnete und in dem Gehäuse 48 festgelegte turbomolekulare Statorscheiben 44. Die Pumpstruktur stellt eine Pumpwirkung für ein Prozessgas bereit, das an einem Pumpeneinlass 38 ansteht, welcher durch einen Einlassflansch 58 des Gehäuses 48 begrenzt ist. Diese Pumpwirkung dient dazu, das Prozessgas von dem Pumpeneinlass 38 zu dem Pumpenauslass 40 zu fördern.In the working space 12, the turbomolecular pumping structure is housed. This pumping structure includes a plurality of turbomolecular rotor disks 42 attached to the rotor shaft 18 and turbomolecular stator disks 44 disposed between the rotor disks 42 and fixed in the housing 48. The pump structure provides a pumping action for a process gas which is present at a pump inlet 38 which passes through an inlet flange 58 of the housing 48 is limited. This pumping action serves to convey the process gas from the pump inlet 38 to the pump outlet 40.

In dem Lagerraum 14 ist ein Wälzlager 46 angeordnet, welches die Rotorwelle 18 um die Rotationsachse 19 drehbar unterstützt. In dem Lagerraum 14 könnte prinzipiell auch ein Magnetlager bzw. eine Magnetlagerkartusche zur drehbaren Unterstützung der Rotorwelle 18 vorgesehen sein. Ferner kann in dem Lagerraum 14 ein in Fig. 1 nicht dargestellter Antrieb für die Rotorwelle 18 vorgesehen sein.In the storage space 14, a roller bearing 46 is arranged, which rotatably supports the rotor shaft 18 about the rotation axis 19. In the storage room In principle, a magnetic bearing or a magnetic bearing cartridge for rotatably supporting the rotor shaft 18 could also be provided. Further, in the storage room 14 a in Fig. 1 not shown drive for the rotor shaft 18 may be provided.

Die Vakuumpumpe umfasst eine Siegbahnpumpstufe 22 mit einem von der Trennwand 16 getragenen Statororgan 24 und einem von der Rotorwelle 18 getragenen Rotororgan 26. Das Statororgan 24 und das Rotororgan 26 sind jeweils im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet und radial zu der Rotationsachsenrichtung der Rotorwelle 18 orientiert.The vacuum pump comprises a Siegbahnpumpstufe 22 with a supported by the partition 16 stator member 24 and carried by the rotor shaft 18 rotor member 26. The stator 24 and the rotor member 26 are each substantially disc-shaped and oriented radially to the rotational axis direction of the rotor shaft 18.

Das Statororgan 24 und das Rotororgan 26 weisen jeweils eine von zwei einander gegenüberliegenden pumpaktiven Oberflächen 28, 30 auf, welche die pumpaktive Struktur der Siegbahnpumpstufe 22 bilden. Während die pumpaktive Oberfläche 30 des Rotororgans durch eine ebene Oberfläche gebildet ist, die senkrecht zur Rotationsachse 19 der Rotorwelle 18 orientiert ist, ist die pumpaktive Oberfläche 28 des Statororgans 24 strukturiert ausgebildet.The stator element 24 and the rotor element 26 each have one of two opposite pump-active surfaces 28, 30, which form the pump-active structure of the victor track pump stage 22. While the pump-active surface 30 of the rotor member is formed by a flat surface, which is oriented perpendicular to the axis of rotation 19 of the rotor shaft 18, the pump-active surface 28 of the stator 24 is structured.

Die pumpaktive Oberfläche 28 des Statororgans 24 umfasst eine Vertiefung, welche einen Förderkanal 34 der Siegbahnpumpstufe 22 bildet, welcher in radialer Richtung spiralförmig von innen nach außen verläuft, und eine die Vertiefung bzw. den Förderkanal 34 begrenzende Erhebung 36. Der Oberflächenbereich der Erhebung 36, welcher zu der pumpaktiven Oberfläche 30 des Rotororgans 26 hin weist, bildet mit der pumpaktiven Oberfläche 30 einen axialen Dichtspalt 32, welcher den Förderkanal 34 abdichtet.The pump-active surface 28 of the stator member 24 comprises a recess which forms a conveying channel 34 of the victor path pumping stage 22, which extends in the radial direction spirally from inside to outside, and a depression 36 delimiting the recess or the conveying channel 34. The surface area of the elevation 36, which points towards the pump-active surface 30 of the rotor member 26, forms an axial sealing gap 32 with the pump-active surface 30, which seals the delivery channel 34.

Im Betrieb der Vakuumpumpe wird das in dem Förderkanal 34 vorhandene Gas durch die pumpaktive Struktur in Rotationsrichtung der Rotorwelle 18 angetrieben und dadurch entlang der Spirallinienform des Förderkanals 34 von dem dem Spalt 20 zugewandten Einlass 50 der Siegbahnpumpstufe 22 in radialer Richtung nach außen zu dem dem Arbeitsraum 12 zugewandten Auslass 52 der Siegbahnpumpstufe 22 gefördert. Dadurch wird eine durch den Spalt 20 hindurch von dem Lagerraum 14 in den Arbeitsraum 12 gerichtete Pumpwirkung bereitgestellt, die in Fig. 1 durch Pfeile 54 veranschaulicht ist und den Lagerraum 14 von dem Arbeitsraum 12 absperrt.During operation of the vacuum pump, the gas present in the delivery channel 34 is rotated by the pump-active structure in the direction of rotation of the rotor shaft 18 driven and thereby along the spiral line shape of the conveying channel 34 of the gap 20 facing inlet 50 of the Siegbahnpumpstufe 22 in the radial direction outwardly to the working space 12 facing outlet 52 of the Siegbahnpumpstufe 22 promoted. As a result, a pumping action directed through the gap 20 from the storage space 14 into the working space 12 is provided Fig. 1 is illustrated by arrows 54 and the storage space 14 shuts off from the working space 12.

Die in Fig. 2 bis 4 gezeigten Vakuumpumpen entsprechen abgesehen von den nachstehend beschriebenen Besonderheiten im Wesentlichen der in Fig. 1 gezeigten Vakuumpumpe, wobei gleiche Bezugszeichen in Fig. 1 bis 4 jeweils gleiche bzw. einander entsprechende Bestandteile bezeichnen.In the Fig. 2 to 4 Apart from the specific features described below, the vacuum pumps shown correspond essentially to those in US Pat Fig. 1 shown vacuum pump, wherein like reference numerals in Fig. 1 to 4 respectively designate the same or corresponding components.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Vakuumpumpe sind das Rotororgan 26 der Siegbahnpumpstufe 22 und dessen pumpaktive Oberfläche 28 durch die in Förderrichtung letzte Rotorscheibe 42 gebildet. Der die pumpaktive Oberfläche 28 bildende Abschnitt der Rotorscheibe 42 trägt die sich ausgehend von diesem Abschnitt in radialer Richtung nach außen erstreckenden Flügel der Rotorscheibe 42. Das Prozessgas wird auf die letzte Rotorscheibe 42 folgend an dem Lagerraum 14 seitlich vorbei in Rotationsachsenrichtung zu dem Pumpenauslass 40 gefördert.At the in Fig. 2 The vacuum pump shown, the rotor member 26 of the Siegbahnpumpstufe 22 and the pump-active surface 28 are formed by the last rotor disc 42 in the conveying direction. The section of the rotor disk 42 which forms the pump-active surface 28 carries the blades of the rotor disk 42 which extend radially outward from this portion. The process gas is conveyed past the last rotor disk 42 past the storage space 14 laterally in the rotation axis direction to the pump outlet 40 ,

In Fig. 2 ist auch der in dem Lagerraum 14 angeordnete Antrieb 60 schematisch dargestellt.In Fig. 2 also arranged in the storage space 14 drive 60 is shown schematically.

Die in Fig. 3 gezeigte Vakuumpumpe entspricht im Wesentlichen der in Fig. 2 gezeigten Vakuumpumpe, wobei anstatt der in Strömungsrichtung letzten turbomolekularen Pumpstufe der in Fig. 2 gezeigten Pumpe eine Holweckpumpstufe mit einem Holweckrotor 62 und einem Holweckstator 64 vorgesehen ist, welche das von den turbomolekularen Pumpstufen geförderte Gas weiter zu dem Pumpenauslass 40 fördert. Das Rotororgan 26 der Siegbahnpumpstufe 22 und dessen pumpaktive Oberfläche 28 sind bei dieser Ausgestaltung durch die mit der Rotorwelle 18 verbundene Rotornabe der Holweckpumpstufe bzw. eine ebene Oberfläche derselben gebildet, welche scheibenförmig ausgebildet ist und in radialer Richtung zu der Rotationsachse 19 orientiert ist.In the Fig. 3 shown vacuum pump corresponds substantially to the in Fig. 2 Instead of the last in the flow direction turbomolecular pumping stage of the in Fig. 2 Pump shown a Holweckpumpstufe with a Holweckrotor 62 and a Holweckstator 64 is provided, which further conveys the gas delivered by the turbomolecular pumping stages to the pump outlet 40. In this embodiment, the rotor element 26 of the victor track pumping stage 22 and its pump-active surface 28 are formed by the rotor hub of the Holweck pump stage connected to the rotor shaft 18 or a flat surface thereof which is disc-shaped and oriented in the radial direction to the axis of rotation 19.

Der Holweckrotor 62 umfasst einen von der Rotornabe getragenen Holweckzylinder 66 mit einer im vorliegenden Ausführungsbeispiel glatten radialen Außenfläche, welche eine pumpaktive Oberfläche der Holweckpumpstufe bildet und einer durch die radiale Innenfläche des hülsenförmigen Holweckstators 64 gebildeten pumpaktiven Oberfläche des Holweckstators 64 unter Ausbildung eines engen radialen Holweckspalts 68 gegenüberliegt. Die pumpaktive Oberfläche des Holweckstators 64 ist strukturiert ausgebildet und bildet einen oder mehrere Förderkanäle, welche schraubenlinienförmig um die Rotationsachse 19 herum in axialer Richtung verlaufen. Bei dem Betrieb der Vakuumpumpe wird das von den turbomolekularen Pumpstufen zu dem Einlass der Holweckpumpstufe geförderte Prozessgas in den Förderkanälen der Holweckpumpstufe vorangetrieben und dadurch zu dem Pumpenauslass 40 gefördert.The Holweck rotor 62 comprises a Holweckzylinder 66 carried by the rotor hub with a smooth in the present embodiment radial outer surface which forms a pump-active surface of the Holweckpumpstufe and formed by the radial inner surface of the sleeve-shaped Holweckstators 64 pump-active surface of the Holweckstators 64 to form a narrow radial Holweckspalts 68th opposite. The pump-active surface of Holweckstators 64 is structured and forms one or more conveying channels which extend helically around the axis of rotation 19 in the axial direction. During operation of the vacuum pump, the process gas conveyed from the turbomolecular pumping stages to the inlet of the Holweckpumpstufe is propelled in the conveying channels of the Holweckpumpstufe and thereby conveyed to the pump outlet 40.

Die in Fig. 4 gezeigte Vakuumpumpe entspricht abgesehen von den nachstehend beschriebenen Besonderheiten im Wesentlichen der in Fig. 3 gezeigten Vakuumpumpe.In the Fig. 4 Apart from the special features described below, the vacuum pump shown in FIG Fig. 3 shown vacuum pump.

Die in Fig. 4 gezeigte Vakuumpumpe umfasst eine größere Anzahl von turbomolekularen Pumpstufen mit jeweils einer Rotorscheibe 42 und einer Statorscheibe 44, wobei die Statorscheiben 44 durch Abstandsringe 70 in einem vorgegebenen Abstand zueinander gehalten sind. Ferner umfasst die Vakuumpumpe drei in radialer Richtung aufeinander folgend ineinander geschachtelte und in Strömungsrichtung mit den turbomolekularen Pumpstufen und miteinander in Serie geschaltete Holweckpumpstufen, welche jeweils in der vorstehend in Bezug auf die in Fig. 2 gezeigte Holweckpumpstufe beschriebenen Weise ausgebildet sind.In the Fig. 4 Vacuum pump shown comprises a larger number of turbomolecular pumping stages, each having a rotor disk 42 and a stator disk 44, wherein the stator disks 44 are held by spacer rings 70 at a predetermined distance from each other. Further includes the vacuum pump three consecutive nested in the radial direction and in the flow direction with the turbomolecular pumping stages and connected in series Holweckpumpstufen, each in the above with respect to in Fig. 2 shown Holweckpumpstufe described manner are formed.

Die Holweckpumpstufen umfassen einen Holweckrotor 62 mit einem äußeren Holweckzylinder 72 und einem inneren Holweckzylinder 74, die jeweils von einer gemeinsamen Rotornabe getragen sind, welche gleichzeitig das Rotororgan 26 und die pumpaktive Oberfläche 28 der Siegbahnpumpstufe 22 bildet. Ferner umfassen die Holweckpumpstufen einen äußeren Holweckstator 76 und einen inneren Holweckstator 78, die jeweils hülsenförmig ausgebildet sind. Die radiale Innenfläche des äußeren Holweckstators 76 bildet mit der radialen Außenfläche des äußeren Holweckzylinders 72 eine erste Holweckpumpstufe mit einem Holweckspalt 80, die radiale Innenfläche des äußeren Holweckzylinders 72 bildet mit der radialen Außenfläche des inneren Holweckstators 78 eine zweite Holweckpumpstufe mit einem Holweckspalt 82 und die radiale Innenfläche des inneren Holweckstators 78 bildet mit der radialen Außenfläche des inneren Holweckzylinders 74 eine dritte Holweckpumpstufe mit einem Holweckspalt 84.The Holweckpumpstufen include a Holweckrotor 62 with an outer Holweckzylinder 72 and an inner Holweckzylinder 74, which are each supported by a common rotor hub, which simultaneously forms the rotor member 26 and the pump-active surface 28 of the Siegbahnpumpstufe 22. Furthermore, the Holweckpumpstufen include an outer Holweckstator 76 and an inner Holweckstator 78, which are each sleeve-shaped. The radially inner surface of outer Holweckstators 76 forms with the radial outer surface of the outer Holweckzylinders 72 a Holweckpumpstufe first Holweckspalt 80, the radial inner surface of the outer Holweckzylinders 72 forms with the radially outer surface of the inner Holweckstators 78 a second Holweckpumpstufe with a Holweckspalt 82 and the radial Inner surface of the inner Holweckstators 78 forms with the radial outer surface of the inner Holweckzylinders 74 a third Holweckpumpstufe with a Holweckspalt 84th

Die in Fig. 4 gezeigte Vakuumpumpe umfasst einen Antrieb 60, welcher als Elektromotor ausgebildet ist und im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein bürstenloser Gleichstrommotor ist. Eine elektronische Steuereinheit 86 dient zur Ansteuerung und Bestromung des Antriebs 60.In the Fig. 4 Vacuum pump shown comprises a drive 60, which is designed as an electric motor and in the present embodiment is a brushless DC motor. An electronic control unit 86 serves to control and energize the drive 60.

An dem lagerraumseitigen Ende der Rotorwelle 18 ist eine konische Spritzmutter 88 mit einem zu dem Wälzlager 46 hin zunehmenden Außenquerschnitt vorgesehen. Die Spritzmutter 88 steht mit zumindest einem Abstreifer eines Betriebsmittelspeichers in gleitendem Kontakt, welcher mehrere aufeinander gestapelte saugfähige Scheiben 90 umfasst, die mit einem Betriebsmittel für das Wälzlager 46, z.B. mit einem Schmiermittel für das Wälzlager 46, getränkt sind. Bei dem Betrieb der Vakuumpumpe wird das Betriebsmittel von dem Betriebsmittelspeicher durch die kapillare Wirkung über den Abstreifer auf die rotierende Spritzmutter 88 übertragen und infolge der Zentrifugalkraft in Richtung des größer werdenden Außendurchmessers der Spritzmutter 88 zu dem Wälzlager 46 gefördert, wo es seine gewünschte Funktion erfüllt. Das Wälzlager 46 und der Betriebsmittelspeicher sind durch einen wannenförmigen Einsatz 92 und ein Deckelelement 94 der Vakuumpumpe eingefasst.At the bearing-chamber-side end of the rotor shaft 18, a conical spray nut 88 is provided with an outer cross-section increasing toward the roller bearing 46. The spray nut 88 is at least one Scraper of an operating storage in sliding contact, which comprises a plurality of stacked absorbent discs 90, which are impregnated with a resource for the rolling bearing 46, for example, with a lubricant for the rolling bearing 46. In the operation of the vacuum pump, the resource is transferred from the resource memory by the capillary action on the scraper on the rotating spray nut 88 and promoted due to the centrifugal force in the direction of increasing outer diameter of the spray nut 88 to the rolling bearing 46, where it performs its desired function. The rolling bearing 46 and the resource storage are enclosed by a trough-shaped insert 92 and a cover member 94 of the vacuum pump.

Auf der Hochvakuumseite, d.h. im Bereich des Pumpeneinlasses 38, ist die Rotorwelle 18 durch ein Magnetlager drehbar gelagert, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Permanentmagnetlager ausgebildet ist. Das Magnetlager umfasst eine rotorseitige Lagerhälfte 96 und eine statorseitige Lagerhälfte 98, welche jeweils einen Ringstapel aus mehreren in axialer Richtung aufeinander gestapelten permanentmagnetischen Ringen 100 bzw. 102 umfassen. Die Magnetringe 100, 102 liegen einander unter Ausbildung eines engen radialen Lagerspalts 103 gegenüber, wobei die rotorseitigen Magnetringe 100 radial außen und die statorseitigen Magnetringe 102 radial innen angeordnet sind. Das in dem Lagerspalt 103 vorhandene magnetische Feld bewirkt magnetische Abstoßungskräfte zwischen den Ringen 100, 102, welche eine radiale Lagerung der Rotorwelle 18 bewirken.On the high vacuum side, i. in the region of the pump inlet 38, the rotor shaft 18 is rotatably supported by a magnetic bearing, which is formed in the present embodiment as a permanent magnet bearing. The magnetic bearing comprises a rotor-side bearing half 96 and a stator-side bearing half 98, each comprising a ring stack of a plurality of stacked in the axial direction of permanent magnetic rings 100 and 102, respectively. The magnetic rings 100, 102 are opposed to each other to form a narrow radial bearing gap 103, wherein the rotor-side magnet rings 100 are arranged radially outward and the stator-side magnet rings 102 radially inward. The existing in the bearing gap 103 magnetic field causes magnetic repulsion forces between the rings 100, 102, which cause a radial support of the rotor shaft 18.

Die rotorseitigen Magnetringe 100 sind von einem Trägerabschnitt 104 der Rotorwelle 18 getragen, welcher die Magnetringe 100 radial außenseitig umgibt. Die statorseitigen Magnetringe 102 sind von einem statorseitigen Trägerabschnitt 106 getragen, welcher sich durch die Magnetringe 102 hindurch erstreckt und an radialen Streben 108 des Gehäuses 48 aufgehängt ist. Parallel zur Rotationsachse 19 sind die rotorseitigen Magnetringe 100 in der einen Richtung durch ein mit dem Trägerabschnitt 104 gekoppeltes Deckelelement 110 und in der anderen Richtung durch einen Schulterabschnitt des Trägerabschnitts 104 festgelegt. Die statorseitigen Magnetringe 102 sind parallel zur Rotationsachse 19 in der einen Richtung durch einen mit dem Trägerabschnitt 106 verbundenen Befestigungsring 112 und ein zwischen dem Befestigungsring 112 und den Magnetringen 102 angeordnetes Ausgleichselement 114 und in der anderen Richtung durch einen mit dem Trägerabschnitt 106 verbundenen Stützring 116 festgelegt.The rotor-side magnetic rings 100 are supported by a carrier portion 104 of the rotor shaft 18, which surrounds the magnet rings 100 radially on the outside. The stator-side magnetic rings 102 are supported by a stator-side support portion 106 which extends through the magnet rings 102 extends through and is suspended on radial struts 108 of the housing 48. Parallel to the axis of rotation 19, the rotor-side magnet rings 100 are fixed in one direction by a cover element 110 coupled to the carrier section 104 and by a shoulder section of the carrier section 104 in the other direction. The stator-side magnet rings 102 are fixed parallel to the axis of rotation 19 in one direction by a fastening ring 112 connected to the carrier section 106 and a compensating element 114 arranged between the mounting ring 112 and the magnet rings 102 and in the other direction by a support ring 116 connected to the carrier section 106 ,

Innerhalb des Magnetlagers ist ein Not- bzw. Fanglager 118 angeordnet, welches im normalen Betrieb der Vakuumpumpe ohne Berührung leer läuft und erst bei einer übermäßigen radialen Auslenkung des Rotors relativ zu dem Stator in Eingriff gelangt, um einen radialen Anschlag für die Rotorwelle 18 zu bilden, der eine Kollision der rotorseitigen Strukturen mit den statorseitigen Strukturen verhindert. Das Fanglager 118 ist als ungeschmiertes Wälzlager ausgebildet und bildet mit dem Rotor und/oder dem Stator einen radialen Spalt, welcher bewirkt, dass das Fanglager 118 im normalen Pumpbetrieb außer Eingriff ist. Die radiale Auslenkung, bei der das Fanglager 118 in Eingriff gelangt, ist groß genug bemessen, so dass das Fanglager 118 im normalen Betrieb der Vakuumpumpe nicht in Eingriff gelangt, und gleichzeitig klein genug, so dass eine Kollision der rotorseitigen Strukturen mit den statorseitigen Strukturen unter allen Umständen vermieden wird.Disposed within the magnetic bearing is an emergency bearing 118 which, during normal operation of the vacuum pump, idles without contact and only engages with excessive radial displacement of the rotor relative to the stator to form a radial stop for the rotor shaft 18 which prevents a collision of the rotor-side structures with the stator-side structures. The safety bearing 118 is designed as an unlubricated rolling bearing and forms with the rotor and / or the stator a radial gap, which causes the safety bearing 118 is disengaged in the normal pumping operation. The radial deflection at which the fishing camp 118 engages, is sized large enough so that the fishing camp 118 does not engage in normal operation of the vacuum pump, and at the same time small enough so that a collision of the rotor-side structures with the stator-side structures avoided in all circumstances.

Die in Fig. 4 gezeigte Vakuumpumpe umfasst einen mit einem Verschlusselement 120 verschlossenen Sperrgaseinlass 122, welcher den Lagerraum 14 mit dem Pumpenäußeren verbindet und über den dem Lagerraum 14 ein Sperrgas zuführbar ist. Das dem Lagerraum 14 zugeführte Sperrgas wird bei dem Betrieb der Vakuumpumpe über die Siegbahnpumpstufe 22 in den Arbeitsraum 12 gefördert, wodurch der Lagerraum 14 gegenüber dem Arbeitsraum 12 abgesperrt wird.In the Fig. 4 Vacuum pump shown comprises a sealed with a closure element 120 barrier gas inlet 122, which connects the storage room 14 with the pump exterior and the storage space 14 a sealing gas can be fed. The storage space 14 supplied to the sealing gas is conveyed in the operation of the vacuum pump via the Siegbahnpumpstufe 22 in the working space 12, whereby the storage space 14 is shut off from the working space 12.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1212

Arbeitsraumworking space

1414

Lagerraumstorage room

1616

Trennwandpartition wall

1818

Rotorwellerotor shaft

1919

Rotationsachseaxis of rotation

2020

Spaltgap

2222

SiegbahnpumpstufeSiegbahn pump stage

2424

StatororganStatororgan

2626

Rotororganrotor organ

28, 3028, 30

pumpaktive Oberflächepump-active surface

3232

Dichtspaltsealing gap

3434

Förderkanaldelivery channel

3636

Erhebungsurvey

3838

Pumpeneinlasspump inlet

4040

Pumpenauslasspump outlet

4242

Rotorscheiberotor disc

4444

Statorscheibestator

4646

Wälzlagerroller bearing

4848

Gehäusecasing

5050

Einlassinlet

5252

Auslassoutlet

54, 5654, 56

Pfeilarrow

5858

Einlassflanschinlet flange

6060

Antriebdrive

6262

HolweckrotorHolweckrotor

6464

HolweckstatorHolweckstator

6666

HolweckzylinderHolweckzylinder

6868

HolweckspaltHolweckspalt

7070

Abstandsringspacer ring

72, 7472, 74

HolweckzylinderHolweckzylinder

76, 7876, 78

HolweckstatorHolweckstator

80, 82, 8480, 82, 84

HolweckspaltHolweckspalt

8686

elektronische Steuereinheitelectronic control unit

8888

Spritzmutterspray mother

9090

saugfähige Scheibeabsorbent disc

9292

wannenförmiger Einsatztrough-shaped insert

9494

Deckelelementcover element

96, 9896, 98

MagnetlagerhälfteMagnetic bearing half

100, 102100, 102

Magnetringmagnetic ring

103103

Lagerspaltbearing gap

104, 106104, 106

Trägerabschnittsupport section

108108

Strebestrut

110110

Deckelelementcover element

112112

Befestigungsringfixing ring

114114

Ausgleichselementcompensation element

116116

Stützringsupport ring

118118

Fanglagersafety bearing

120120

Verschlusselementclosure element

122122

SperrgaseinlassSealing gas inlet

Claims (14)

Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe oder Seitenkanalpumpe, mit einem Arbeitsraum(12), einem Lagerraum (14), einer zwischen dem Arbeitsraum (12) und dem Lagerraum (14) angeordneten Trennwand (16) und wenigstens einer sich durch die Trennwand (16) hindurch erstreckenden Rotorwelle (18), die mit der Trennwand (16) einen Spalt (20) bildet, sowie mit einer Sperreinrichtung zur Absperrung zwischen dem Arbeitsraum (12) und dem Lagerraum (14), wobei die Sperreinrichtung durch eine Siegbahnpumpstufe (22) gebildet ist, die zum Bereitstellen einer durch den Spalt (20) hindurch gehenden Pumpwirkung zwischen dem Arbeitsraum (12) und dem Lagerraum (14) ausgebildet ist.Vacuum pump, in particular turbomolecular pump or side channel pump, with a working space (12), a storage space (14), a between the working space (12) and the storage space (14) arranged dividing wall (16) and at least one extending through the partition wall (16) therethrough Rotor shaft (18) which forms a gap (20) with the dividing wall (16) and with a blocking device for blocking between the working space (12) and the storage space (14), the blocking device being formed by a victor rail pumping stage (22), formed to provide a through the gap (20) passing pumping action between the working space (12) and the storage space (14). Vakuumpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Siegbahnpumpstufe (22) dazu ausgebildet ist, eine Pumpwirkung von dem Lagerraum (14) über den Spalt (20) in den Arbeitsraum (12) bereitzustellen.Vacuum pump according to claim 1,
characterized in that the Siegbahnpumpstufe (22) is adapted to provide a pumping action of the storage space (14) via the gap (20) in the working space (12). Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass dass die Siegbahnpumpstufe (22) ein Statororgan (24) und ein Rotororgan (26) umfasst, wobei das Statororgan (24) und das Rotororgan (26) jeweils eine von zwei einander gegenüberliegenden pumpaktiven Oberflächen (28, 30) der Siegbahnpumpstufe (22) bilden.Vacuum pump according to claim 1 or 2,
characterized in that the Siegbahnpumpstufe (22) comprises a stator (24) and a rotor member (26), wherein the stator member (24) and the rotor member (26) each one of two opposing pump-active surfaces (28, 30) of the Siegbahnpumpstufe (22) form. Vakuumpumpe nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass dass eine pumpaktive Oberfläche (28) durch eine strukturierte Oberfläche gebildet ist und die andere pumpaktive Oberfläche (30) durch eine ebene Oberfläche gebildet ist.Vacuum pump according to claim 3,
characterized in that a pump active surface (28) is formed by a structured surface and the other pump active surface (30) is formed by a flat surface. Vakuumpumpe nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass das Statororgan (24) die strukturierte pumpaktive Oberfläche (28) aufweist.Vacuum pump according to claim 4,
characterized in that the stator member (24) comprises the structured pump-active surface (28). Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die pumpaktiven Oberflächen (28, 30) wenigstens einen Förderkanal (34) der Siegbahnpumpstufe (22) und einen Dichtspalt (32) zur Abdichtung des Förderkanals (34) begrenzen.Vacuum pump according to one of claims 3 to 5,
characterized in that the pump-active surfaces (28, 30) at least one conveying channel (34) of the Siegbahnpumpstufe (22) and a sealing gap (32) for sealing the conveying channel (34) limit. Vakuumpumpe nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass ein den Dichtspalt (32) begrenzender Bereich zumindest einer pumpaktiven Oberfläche (28, 30) zumindest abschnittsweise durch eine materialentfernende Bearbeitung erzeugt oder erzeugbar ist.Vacuum pump according to claim 6,
characterized in that an area of at least one pump-active surface (28, 30) delimiting the sealing gap (32) is produced or can be generated at least in sections by a material-removing machining. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Statororgan (24) und/oder das Rotororgan (26) im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet ist.Vacuum pump according to one of claims 3 to 7,
characterized in that the stator member (24) and / or the rotor member (26) is substantially disc-shaped. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass das Statororgan (24) und/oder das Rotororgan (26) als Spritzgussteil, als Schmiedeteil oder als Umformteil ausgebildet ist.Vacuum pump according to one of claims 3 to 8,
characterized in that the stator member (24) and / or the rotor member (26) is formed as an injection molded part, as a forged part or as a formed part. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Statororgan (24) und/oder das Rotororgan (26) zumindest teilweise oder vollständig aus einem Metall, insbesondere Aluminium, besteht und/oder
dass Statororgan (24) und/oder das Rotororgan (26) zumindest teilweise oder vollständig aus einem Kunststoff besteht.Vacuum pump according to one of claims 3 to 9,
characterized,
that the Statororgan (24) and / or the rotor member (26) at least partially or completely, made of a metal, in particular aluminum and / or
in that the stator element (24) and / or the rotor element (26) consists at least partially or completely of a plastic. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass das Statororgan (24) als separates Teil ausgebildet ist, welches von einer statischen Komponente (16, 48) der Vakuumpumpe getragen ist.Vacuum pump according to one of claims 3 to 10,
characterized in that the stator member (24) is formed as a separate part carried by a static component (16, 48) of the vacuum pump. Verfahren zur Herstellung einer Vakuumpumpe, insbesondere einer Turbomolekularpumpe oder einer Seitenkanalpumpe, bei dem ein Arbeitsraum (12), ein Lagerraum (14), eine zwischen dem Arbeitsraum (12) und dem Lagerraum (14) angeordnete Trennwand (16) und wenigstens eine sich durch die Trennwand (16) hindurch erstreckende Rotorwelle (18), die mit der Trennwand (16) einen Spalt (20) bildet, bereitgestellt werden sowie eine Sperreinrichtung zur Absperrung zwischen dem Arbeitsraum (12) und dem Lagerraum (14), wobei als Sperreinrichtung eine Siegbahnpumpstufe (22) vorgesehen wird, die zum Bereitstellen einer durch den Spalt (20) hindurch gehenden Pumpwirkung zwischen dem Arbeitsraum (12) und dem Lagerraum (14) ausgebildet ist.A method for producing a vacuum pump, in particular a turbomolecular pump or a side channel pump, wherein a working space (12), a storage space (14), between the working space (12) and the storage space (14) arranged partition (16) and at least one through the partition (16) extending therethrough rotor shaft (18) which forms a gap (20) with the partition wall (16) are provided and a barrier means for blocking between the working space (12) and the storage space (14), wherein as a locking device Siegbahnpumpstufe (22) is provided, which is to provide a through the gap (20) going pumping action between the working space (12) and the storage space (14) is formed. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Statororgan (24) und ein Rotororgan (26) mit jeweils einer pumpaktiven Oberfläche (28, 30) erzeugt werden, wobei die pumpaktiven Oberflächen (28, 30) wenigstens einen Förderkanal (34) der Siegbahnpumpstufe (22) und einen Dichtspalt (32) zur Abdichtung des Förderkanals (34) begrenzen und wobei ein den Dichtspalt (32) begrenzender Bereich zumindest einer pumpaktiven Oberfläche (28, 30) zumindest abschnittsweise durch eine materialentfernende Bearbeitung erzeugt wird.Method according to claim 12,
characterized in that a stator (24) and a rotor member (26) each having a pump-active surface (28, 30) are generated, wherein the pump-active surfaces (28, 30) at least one conveying channel (34) of the Siegbahnpumpstufe (22) and a Limit sealing gap (32) for sealing the conveying channel (34) and wherein an area of at least one pump-active surface (28, 30) delimiting the sealing gap (32) is produced at least in sections by a material-removing machining. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, dass ein als separates Teil ausgebildetes Statororgan (24) für die Siegbahnpumpstufe (22) an einer statischen Komponente (16, 48) der Vakuumpumpe angebracht wird.Method according to claim 12 or 13,
characterized in that a stator element (24) designed as a separate part for the victor rail pump stage (22) is attached to a static component (16, 48) of the vacuum pump.

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