EP3034882A2 - Vakuumpumpe - Google Patents

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EP3034882A2
EP3034882A2 EP15195879.0A EP15195879A EP3034882A2 EP 3034882 A2 EP3034882 A2 EP 3034882A2 EP 15195879 A EP15195879 A EP 15195879A EP 3034882 A2 EP3034882 A2 EP 3034882A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vacuum pump
pumping
holweck
gap
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP15195879.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3034882A3 (de
Inventor
Bernd Hofmann
Jan Hofmann
Mirko Mekota
Johannes Schnarr
Michael Schweighöfer
Tobias Stoll
Peter Vorwerk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pfeiffer Vacuum GmbH
Original Assignee
Pfeiffer Vacuum GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pfeiffer Vacuum GmbH filed Critical Pfeiffer Vacuum GmbH
Publication of EP3034882A2 publication Critical patent/EP3034882A2/de
Publication of EP3034882A3 publication Critical patent/EP3034882A3/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/02—Multi-stage pumps
    • F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F04D19/042—Turbomolecular vacuum pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/02—Multi-stage pumps
    • F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F04D19/044—Holweck-type pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D25/0606—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum pump, in particular turbomolecular pump, with at least one pumping mechanism for pumping gas along a pumping channel extending from an inlet to an outlet of the vacuum pump, the pumping channel extending through at least a first gap in which a pumping function is performed during operation of the vacuum pump is provided, and wherein at least one second gap is provided, in which no pumping function is fulfilled during operation of the vacuum pump, wherein preferably the pumping channel extends through the second gap.
  • Vacuum pumps of the type mentioned initially provide high compression, high allowable backing pressure, and / or short ramp-up times to minimize process cycle times. For some applications, however, it is advantageous if a vacuum pump in operation only reaches a low pump body temperature, can handle high gas loads, can be used at high ambient temperatures and / or has a low uptake of electrical power, in particular at backpressure pressures of 1 to 10 mbar.
  • the present invention is therefore based on the object to provide an improved vacuum pump, which offers at least one of the aforementioned advantages.
  • a vacuum pump with the features of claim 1 and in particular by the fact that a vacuum pump of the type mentioned is further developed in that in the vacuum pump of the second Gap at least one factor, especially 2 times, 3 times, 4 times, 5 times, 6 times, 7 times, 8 times, 9 times or 10 times, is greater than the first gap.
  • the second gap in which no pumping function is effected during pump operation, is thus made relatively large in the vacuum pump according to the invention in comparison to the first gap, in which a pumping function occurs during operation.
  • the gas friction in the region of the second gap can be kept low.
  • the pump according to the invention can thus achieve a certain final pressure while receiving a lower electrical power. Due to the reduced power consumption, the vacuum pump heats up less during operation. Thereby, the temperature of the pump body during operation of the vacuum pump can be kept low, which is advantageous in some applications.
  • the first gap in which a pumping function is effected during operation of the vacuum pump and thus a pumping effect, be designed so small that a proper pumping function, in particular a sufficiently high compression or a sufficiently high suction through which the first gap can be provided forming components.
  • the second gap is preferably a gap through which the pumping channel runs. However, no pumping function occurs during operation of the vacuum pump in the second gap. By making the second gap comparatively large in comparison with the first gap in which a pumping function occurs during operation of the vacuum pump, the resistance to the gas to be delivered through the second gap can be kept low.
  • the second gap may also be outside of the pumping channel.
  • the second gap may be, for example, a gap in a barrier labyrinth.
  • a second gap provided outside the pumping channel can in particular be arranged between a rotating component and a stationary component.
  • the second gap in particular if it is located outside the pumping channel, be formed between two stationary components.
  • the second gap may not be arranged in the pumping channel, there may be a gas-conducting connection between the second gap and the pumping channel, as in the case of a sealing gas labyrinth.
  • the second gap can thus be connected to the pumping channel to some extent in the manner of a shunt or be in gas-conducting communication with the pumping channel.
  • said factor indicating the size ratio between the first and second gaps relates to the width of the first and second gaps, respectively.
  • the second gap thus has a width which is greater than the width of the first gap multiplied by the factor.
  • the gap width is preferably measured perpendicular to the conveying direction of the gas to be pumped through the gap.
  • gap is not seen in the pumping direction of the gas to be conveyed arbitrarily short space or an arbitrarily short gap, for example. between two components of the vacuum pump, but a respective section, e.g. the pumping channel and / or between two components, which, in particular with at least substantially constant width, at least over a predetermined length, e.g. of at least 5 mm or at least 10 mm or at least 15 mm.
  • a pumping function is fulfilled or effected in the first gap
  • a pumping effect or a pumping action occurs in the gap during pump operation.
  • the gas to be pumped is thus actively conveyed through the gap and not only flows along the pumping channel from the gap entrance to the gap exit.
  • the first gap between a rotating member and a stationary component of the vacuum pump is provided, wherein the two components during pump operation cooperate in such a way that they effect the pumping function in the first gap.
  • the two components during pump operation cooperate in such a way that they effect the pumping function in the first gap.
  • the second gap may be provided between two components of the vacuum pump, which do not cooperate in the operation of the pump so that they fulfill a pumping function.
  • the two components, between which the second gap is provided are a rotating and a stationary component.
  • the two components do not fulfill a pumping function in the region of the second gap.
  • the two components may also be static components.
  • all gaps in which no pumping function is fulfilled by at least the factor are greater than those gaps through which the pumping channel extends and in which a pumping function is fulfilled.
  • the first gap is for example a Holweckspalt formed between a pump-active surface of a Holweck rotor and a pump-active surface of a Holweck stator.
  • the second gap is a gap between a smooth side of a Holweck rotor, which, for example, forms the rear side to a pump-active surface of the Holweck rotor, and an opposite smooth surface of a stationary component, so that, when the Holweck is rotating Rotor between the smooth back of the Holweck rotor and the smooth surface of the stationary component no or at most only a small pumping effect sets.
  • a vacuum pump in particular turbomolecular pump, at least one pumping mechanism for pumping gas along a running from an inlet to an outlet of the vacuum pump pumping channel, wherein the pumping channel through at least a first Gap in which a pumping function is fulfilled during operation of the vacuum pump, wherein the pumping mechanism comprises a Holweck pumping mechanism with a Holweck rotor and a Holweck stator, wherein the first column is a Holweck gap which is between the lateral surface of Holweck- Stator and the lateral surface of the Holweck rotor is provided, and wherein the Holweck gap, in particular at rated speeds of the Holweck pump mechanism, a width of less than 0.5 mm, preferably less than 0.3 mm.
  • such a narrow Holweck gap is used in a vacuum pump whose inlet has an inlet flange with a diameter of DN 100 or DN 160.
  • the pumping mechanism comprises a Holweck pumping mechanism with only a single Holweck stage or with a maximum of two Holweck stages.
  • the vacuum pump in particular from the installation space ago, designed for more than two, in particular nested, Holweck stages, but in fact only one Holweck stage or a maximum of two Holweck stages are realized while the rest Holweck stages are not realized, eg by omitting the Holweck stage or by omitting one of two Holweck rotors.
  • the pump mechanism comprises a Holweck pumping mechanism
  • the pump-active surface in particular seen along the axial direction of the pump, has an overall length which is less than 120 mm, preferably less than 95 mm.
  • the gas friction in the Holweck pump mechanism can be reduced, whereby a lower electrical power consumption of the vacuum pump is required.
  • the Holweck pumping mechanism has at least one and preferably exactly one Holweck rotor whose length, seen in the axial direction of the pump, is a maximum of 60 mm, preferably a maximum of 55 mm, more preferably a maximum of 48 mm.
  • the Holweck pumping mechanism can thus be designed relatively short viewed in the axial direction, whereby a lower gas friction is effected in the Holweck pumping mechanism. This has an advantageous effect on the required electrical power consumption of the vacuum pump to reach a certain final pressure.
  • a vacuum pump in particular turbomolecular pump, at least one pumping mechanism for pumping gas along a running from an inlet to an outlet of the vacuum pump pumping channel, wherein the pumping mechanism at least one turbomolecular pumping stage with a plurality of rotor disks fixed to a rotor shaft and in the axial direction between the rotor disks rotatably arranged stator disks, wherein the pumping channel extends through the turbomolecular pumping stage, and wherein in the turbomolecular pumping stage at least one rotor disk and / or at least one stator disk is omitted, so that the Pumping stage at the location of the omitted rotor disk or stator disk has a free space.
  • the vacuum pump thus offers space for more rotor and / or stator than are actually installed in the vacuum pump and has a corresponding space instead of the disc omitted.
  • the gas friction in the turbomolecular pumping stage can be reduced.
  • the proper operation of the vacuum pump can thus be carried out with lower power consumption, whereby excessive heating of the vacuum pump can be avoided and the power consumption of the vacuum pump can be reduced.
  • At least one disk pair consisting of a rotor disk and the adjacent stator disk cooperating with the rotor disk is omitted.
  • the disc pair omitted is the outermost pair of outermost disc pairs of the turbomolecular pumping stage because, by omitting this disc pair, a good compromise between a reduction in gas friction on the one hand and a reduction in the suction or compressibility of the turbomolecular pumping stage on the other hand can be achieved.
  • the rotor disks and / or the stator disks of at least one turbomolecular pumping stage preferably have a spherical disk geometry.
  • a stepped disc geometry may be provided.
  • the vacuum pump comprises at least one and preferably exactly one single turbomolecular pumping stage, which is equipped with a maximum of six rotor disks, wherein a flange provided at the inlet of the vacuum pump has a flange diameter of DN 100.
  • the vacuum pump comprises at least one and preferably exactly one single turbomolecular pumping stage, which is equipped with a maximum of 4 rotor discs, wherein a flange provided at the inlet of the vacuum pump has a flange diameter of DN 160.
  • a vacuum pump in particular turbomolecular pump, has at least one pumping mechanism for pumping gas along a pumping channel extending from an inlet to an outlet of the vacuum pump and an electric motor for driving the pumping mechanism.
  • the electric motor comprises a stator and a rotor cooperating with the stator and rotatable about a rotation axis, the stator having a package of steel sheets and / or the iron yoke of the rotor comprising a package of steel sheets, and the steel sheets of the package of steel sheets of the iron yoke of the Rotor and / or the stator are connected to each other by means of baked enamel and not welded or riveted together.
  • the package of steel sheets of the rotor and / or the stator is thus held together exclusively by baked enamel, so that - in particular because welding and riveting is dispensed with - eddy current losses can be minimized during operation of the electric motor in the respective sheet steel package.
  • the heating of the electric motor and concomitantly the heating of the vacuum pump can be reduced during its operation.
  • the required electrical power consumption of the electric motor to achieve a certain final pressure can be reduced.
  • the steel sheets are in particular iron sheets or electrical steel sheets.
  • each steel sheet of the package of steel sheets of the rotor and / or the stator has a thickness of less than 0.4 mm, preferably less than 0.36 mm. With such thin designed sheets eddy current losses in the steel core of the rotor and / or the stator can be kept particularly low.
  • the electric motor has a maximum motor power, which is above the predetermined for the operation of the vacuum pump engine power by a predetermined value, in particular by at least substantially 10 watts.
  • the electric motor thus has a relatively low drive power, in particular compared to electric motors used in vacuum pumps according to the prior art, which are designed for the shortest possible start-up time and thus can temporarily provide far more than 10 watts above the motor power required for the operating point.
  • the reduction of the maximum engine power to the predetermined value, such as 10 watts, above the provided for the intended operation of the vacuum pump engine power has in particular the advantage that the electric motor can be made compact and occurring during operation of the electric motor eddy current losses can be reduced.
  • the use of copper, which is used in particular on the rotor side to form electrical windings, can be reduced.
  • the electric motor may be designed for a drive voltage of at least approximately 48 volts.
  • the electric motors are usually designed for a drive voltage of 24 volts, so that in the inventive variant of the electric motor, the drive voltage is doubled to at least approximately 48 volts over the normal drive voltage of 24 volts.
  • the maximum drive voltage is equal to the safety extra-low voltage of 50 volts in the rail voltage operation (50 volts DC).
  • the doubling of the drive voltage from 24 volts to 48 volts leads with the same power consumption to a halving of the currents flowing through the electric motor and thus also to a reduction of drive losses.
  • the vacuum pump has a sealing gas labyrinth with a maximum of three labyrinth stages.
  • the vacuum pump can be designed for more than three labyrinth stages, the reduction to a maximum of three labyrinth stages is achieved in that further labyrinth stages omitted and thus - despite the space provided for this purpose - were not installed.
  • those labyrinth stages are preferably omitted which have the largest diameter, since in these, the relative velocities between the rotor and the stator of the sealing gas labyrinth largest and thus the friction losses are highest.
  • the reduction of the labyrinth stages can be achieved, in particular, by virtue of the fact that the sealing gas labyrinth is separated from a rotating surface, for example the surface of a part of the hub extending in the radial direction Holweck rotor, and a fixed surface, for example, the rotor hub facing surface is formed, and that the two surfaces have interlocking, annular elevations, wherein one of the surfaces has more elevations than the other surface.
  • a rotating surface for example the surface of a part of the hub extending in the radial direction Holweck rotor
  • a fixed surface for example, the rotor hub facing surface is formed
  • a small barrier gas flow which lies in particular below a predetermined threshold, in particular below 15 sccm, flows through the barrier gas labyrinth.
  • the pump according to the invention may be a side channel pump or a side channel high vacuum pump.
  • a side channel high vacuum pump is a vacuum pump that operates from the atmosphere to the high vacuum range and normally includes a combination of side channel pump and Holweck stages.
  • the pumping system of the side channel pump consists of a rotor disk having outer peripheral blades and an annular working space, the side channel extending between the blades and a housing wall external to the blades.
  • the side channel is narrowed at one point by a breaker on the disc profile.
  • the breaker separates an inlet provided in the housing into the side channel of the outlet also provided on the housing.
  • the pumping effect is caused by a helical flow from the inlet to the outlet caused by the blades of the rotating rotor. This creates a pressure difference between the inlet and the outlet. Lower final pressures can be achieved by connecting several pumping stages in series.
  • An advantage of embodiments of a vacuum pump according to the invention is in particular that the maximum power consumption compared to known from the prior art vacuum pumps is reduced, in particular by measures that lead to a reduction of the eddy current losses in the electric motor and the gas friction of the funded by the vacuum pump gas. Excessive heating of the vacuum pump during operation can thus be avoided, so that embodiments of the vacuum pump according to the invention can be used in combination with air cooling instead of a much more complicated water cooling.
  • an air-cooled insert is at higher ambient temperatures, e.g. greater than 40 ° C, possible.
  • higher gas loads can be handled with the same power consumption.
  • the vacuum pump shown comprises a pump inlet 70 surrounded by an inlet flange 68 and a plurality of pumping stages for conveying the gas present at the pump inlet 70 through a pumping channel 10 to a pump outlet, not shown, into which a pump inlet Fig. 1 shown outlet region 71 opens.
  • the outlet region 71 is the portion of the pumping channel 10 located at the downstream end of the internal Holweck stage in the illustrated example.
  • the vacuum pump includes a stator having a static housing 72 and a housing 72 disposed in the housing Rotor with a about a rotational axis 14 rotatably mounted rotor shaft 12th
  • the vacuum pump is designed as a turbomolecular pump and comprises a pumping mechanism, which is formed by a plurality of pump-effective, connected in series, turbomolecular pumping stages.
  • the turbomolecular pumping stages have a plurality of turbomolecular rotor disks 16 connected to the rotor shaft 12 and a plurality of turbomolecular stator disks 26 arranged in the axial direction between the rotor disks 16 and fixed in the housing 72.
  • the stator 26 are held by spacers 36 at a desired axial distance from each other.
  • the rotor disks 16 and the stator disks 26 provide in a scooping region 50 an axial pumping action directed in the direction of the arrow 58, that is to say in the pumping direction.
  • Pumping channel 10 extends through the turbomolecular pumping stages and further through a Holweck pumping mechanism downstream of the turbomolecular pumping stages.
  • the Holweck pumping mechanism comprises Holweck pumping stages which are arranged one inside the other in the radial direction and which are pump-connected with one another in series.
  • the rotor-side part of the Holweck pump stages comprises a rotor hub 74 connected to the rotor shaft 12 and two cylinder shell-shaped Holweck rotor sleeves 76, 78 fastened to and carried by the rotor hub 74, which are oriented coaxially with the axis of rotation 14 and nested in the radial direction.
  • two cylindrical jacket-shaped Holweck stator sleeves 80, 82 are provided, which are also oriented coaxially to the rotation axis 14 and nested in the radial direction.
  • the pump-active surfaces of the Holweck pump stages are characterized by the radial lateral surfaces of a Holweck rotor sleeve 76, 78 and a Holweck stator sleeve opposite each other, forming a narrow radial Holweck gap 80, 82 formed.
  • one of the pump-active surfaces is smooth - in the present case that of the Holweck rotor sleeve 76 or 78 - and the opposite pump-active surface of the Holweck stator sleeve 80, 82 comprises a Holweck thread with helically around the rotation axis 14 in the axial direction extending grooves in which, by the rotation of the respective rotor sleeve 76, 78, the gas is propelled and thereby pumped.
  • a second Holweck gap 83b extends between the Holweck rotor sleeve 76 and the inner Holweck stator sleeve 82.
  • a third Holweck gap 83c extends between the inner Holweck stator sleeve 82 and the inner Holweck rotor sleeve 78.
  • the pump channel 10 opens into the outlet region 71, via which the gas delivered by the inlet 70 is pumped into the outlet (not shown) becomes.
  • a further gap 85a which opens in shunt into the outlet region 71 and connects the outlet region 71 with a labyrinth seal 130.
  • the gap 85 a is thus not part of the pumping channel 10.
  • the gap 85a in which at least substantially no pumping function occurs during operation of the vacuum pump, is at least a predetermined factor, e.g. 2 times, 3 times, 4 times, 5 times, 6 times, 7 times, 8 times, 9 times or 10 times, larger than each of Holweck's column 83a, 83b and 83c.
  • the grooves form the pumping channel for the gas to be pumped.
  • the Holweck pump stages provide, in particular due to the Holweck thread, a pumping action to further convey the gas pumped along the pumping channel from the turbomolecular pumping stages through the Holweck pumping stages to the outlet.
  • the rotatable mounting of the rotor shaft 12 is effected by a rolling bearing 84 in the region of the pump outlet and a permanent magnet bearing 86 in the region of the pump inlet 70.
  • the permanent magnet bearing 86 comprises a rotor-side bearing half 88 and a stator-side bearing half 90, which each comprise a ring stack of a plurality of stacked in the axial direction of permanent magnetic rings 92, 94.
  • the magnetic rings 92, 94 lie opposite one another with the formation of a radial bearing gap.
  • the stator-side magnetic rings 94 are supported by a stator-side support portion which extends through the magnetic rings 94 and is suspended from radial struts 108 of the housing 72.
  • the stator-side magnetic rings 94 are fixed on the end of the magnetic ring stack facing the inside of the pump by a compensating element 114 and a fastening ring 116.
  • an emergency or catch bearing 98 is provided, which is designed as an unlubricated rolling bearing.
  • the backup bearing 98 is engaged. It only engages and rotates with excessive radial deflection of the rotor relative to the stator to form a radial stop for the rotor which prevents collision of the rotor-side structures with the stator-side structures ,
  • a conical spray nut 100 with an outer diameter increasing towards the rolling bearing 84 is provided on the rotor shaft 12.
  • the spray nut 100 is in sliding contact with a scavenger of an operating fluid storage medium comprising a plurality of absorbent discs 102 impregnated with a resource such as a lubricant.
  • the resource is transferred by capillary action of the resource storage on the scraper on the rotating spray nut 100 and due to the centrifugal force along the spray nut 100 in the direction of growing Outside diameter promoted to the rolling bearing 84 where it fulfills, for example, a lubricating function.
  • the rolling bearing 84 and the working fluid reservoir are enclosed by a trough-shaped insert 124 and a cover element 126 of the vacuum pump.
  • the vacuum pump comprises a drive motor 104 configured as an electric motor for rotationally driving the rotor, the rotor of which is formed by the rotor shaft 12.
  • a control unit 106 controls the motor 104.
  • Seals may be provided between individual components of the vacuum pump, of which several seals are designated by the reference numeral 107 for illustration purposes.
  • the vacuum pump further comprises a sealing gas inlet 122 which is closed by a closure element 120 and which connects the storage space for the rolling bearing 84 provided in the vacuum pump with the outside of the pump and via which a sealing gas can be supplied to the storage space.
  • a labyrinth seal 130 is formed in the region between the rotor hub 74 and a partition wall 128, through which the rotor shaft 12 extends, forming a radial gap.
  • Such a labyrinth seal 130 is also referred to as a seal gas labyrinth.
  • the seal gas labyrinth 130 is formed by a rotating surface 132 formed on the rotor hub 74 and a complementary fixed surface 134 formed on the dividing wall 128.
  • the surfaces 132 and 134 have interlocking, annular shaped elevations, such as Fig. 1 shows. At the vacuum pump the Fig. 1 are on each surface 132, 134 provided five annular elevations, so in this context is also referred to by a five-stage barrier gas labyrinth.
  • the basic structure of the vacuum pump the Fig. 2 corresponds to the structure of the vacuum pump Fig. 1 ,
  • the vacuum pump is the Fig. 2 further optimized for reduced power consumption, in particular to minimize the heating of the pump during air cooling operation to reduce the power consumption of the vacuum pump and to allow higher gas loads with the same power consumption.
  • the inner Holweck rotor sleeve (see reference numeral 78 in FIG Fig. 1 ) omitted, so that the vacuum pump the Fig. 2 only two nested, the Holweck rotor sleeve 76 comprehensive Holweck pump stages has.
  • the Holweck levels By reducing the Holweck levels to eg two levels, the gas friction can be reduced.
  • the barrier gas labyrinth 130 reduced in three stages by in the pump-active surface 134 on the side of the partition 128 instead of the five annular projections (see. Fig. 1 ) only the three inner annular elevations are provided. It was thus omitted to minimize the gas friction in the sealing gas labyrinth 130 on the two outer labyrinth stages, since in these the relative velocities between the fixed partition 128 and the rotating during operation of the pump rotor hub 74 largest and thus the gas friction losses are highest. By omitting sealing gas labyrinth stages thus the gas friction can be reduced. In addition, the required power consumption of the electric motor 104 can be reduced to reach a certain final pressure.
  • the electric motor 104 may have both a stator and a rotor side a package of coated with baked enamel and held together by baked enamel electrical sheets, so that the steel sheets of each package of steel sheets are connected only by means of baked enamel and not held together by welding or riveting.
  • the rotor-side package of electrical steel sheets is, in particular, the iron yoke of the rotor of the electric motor 104.
  • the coating of the electrical steel sheets with baked enamel isolates the electrical steel sheets from one another, thereby reducing eddy current losses in the packages.
  • each steel sheet of the package of steel sheets of the iron yoke of the rotor and / or the stator has a thickness of less than 0.4 mm, preferably less than 0.36 mm, and more preferably a thickness of at least approximately 0.35 mm.
  • the Fig. 2 was also the remaining Holweck rotor sleeve 76 relative to the axial direction of the vacuum pump, for example shortened to 46 mm, resulting in a total of 92 mm due to the remaining two Holweckpump processn a pump active. Due to the short pump-active length of Holweckpumpstimpgen a further reduction of the gas friction and thus the required power consumption of the electric motor 104 can be achieved to reach a certain final pressure.
  • the electric motor 104 has been designed so that its maximum motor power is at most 10 watts above the motor power required for the operating point and / or that it receives a drive voltage of 48 volts.
  • those gaps through which the pumping channel extends and which each are between a rotating and a stationary component of the vacuum pump, the two components cooperating in such a way that they provide a pumping action, have been designed such that such gaps at least by a factor, such as 5 times, smaller than those gaps of the vacuum pump in which no pumping effect occurs.
  • All the gaps in which no pumping effect occurs are, in particular, gaps through which the pumping channel runs and / or gaps between a movable and a stationary component. But it can also be a column, which are provided between two stationary components.
  • both the Holweck gap 83a extending between the outer Holweck stator sleeve 80 and the outer Holweck rotor sleeve 76, as well as the Holweck gap 83b extending between the inner Holweck stator sleeve 82 and the outer Holweck rotor sleeve 76, has been designed to be radially within the Holweck stator sleeve 82 extending gap 85 by the factor, eg 5 times, larger than the gap 83a and the gap 83b.
  • the Holweck gaps 83a and 83b are designed so that they at nominal speeds of the Holweck hub 74 a Have a width of less than 0.3 mm. This leads to lower Kochströmholden in the Holweck pumping stage and in particular to higher compression, whereby the performance of the vacuum pump can be improved.

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Abstract

Eine Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, mit wenigstens einem Pumpmechanismus zum Pumpen von Gas längs eines von einem Einlass zu einem Auslass der Vakuumpumpe verlaufenden Pumpkanals, wobei der Pumpkanal durch wenigstens einen ersten Spalt verläuft, in welchem beim Betrieb der Vakuumpumpe eine Pumpfunktion erfüllt wird, und wobei wenigstens ein zweiter Spalt vorgesehen ist, in welchem beim Betrieb der Vakuumpumpe keine Pumpfunktion erfüllt wird, wobei bevorzugt der Pumpkanal durch den zweiten Spalt verläuft, ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Spalt zumindest um einen Faktor, insbesondere 2-mal, 3-mal, 4-mal, 5-mal, 6-mal, 7-mal, 8-mal, 9-mal oder 10-mal, größer ist als der erste Spalt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, mit wenigstens einem Pumpmechanismus zum Pumpen von Gas längs eines von einem Einlass zu einem Auslass der Vakuumpumpe verlaufenden Pumpkanals, wobei der Pumpkanal durch wenigstens einen ersten Spalt verläuft, in welchem beim Betrieb der Vakuumpumpe eine Pumpfunktion erfüllt wird, und wobei wenigstens ein zweiter Spalt vorgesehen ist, in welchem beim Betrieb der Vakuumpumpe keine Pumpfunktion erfüllt wird, wobei bevorzugt der Pumpkanal durch den zweiten Spalt verläuft.
  • Vakuumpumpen der eingangs genannten Art stellen üblicherweise eine hohe Kompression, einen hohen zulässigen Vorvakuumdruck und/oder kurze Hochlaufzeiten zur Minimierung von Prozess-Zykluszeiten bereit. Für einige Anwendungen ist es jedoch vorteilhaft, wenn eine Vakuumpumpe im Betrieb nur eine geringe Pumpenkörpertemperatur erreicht, hohe Gaslasten bewältigen kann, bei hohen Umgebungstemperaturen einsetzbar ist und/oder eine geringe Aufnahme an elektrischer Leistung, insbesondere bei Vorvakuumdrücken von 1 bis 10 mbar, aufweist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vakuumpumpe bereitzustellen, die wenigstens einen der vorgenannten Vorteile bietet.
  • Die Aufgabe wird durch eine Vakuumpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst und insbesondere dadurch, dass eine Vakuumpumpe der eingangs genannten Art dadurch weitergebildet wird, dass bei der Vakuumpumpe der zweite Spalt zumindest um einen Faktor, insbesondere 2-mal, 3-mal, 4-mal, 5-mal, 6-mal, 7-mal, 8-mal, 9-mal oder 10-mal, größer als der erste Spalt ist.
  • Der zweite Spalt, in dem während des Pumpenbetriebs keine Pumpfunktion bewirkt wird bzw. auftritt, ist somit im Vergleich zum ersten Spalt, in welchem beim Betrieb eine Pumpfunktion auftritt, bei der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe verhältnismäßig groß ausgestaltet. Dadurch kann insbesondere die Gasreibung im Bereich des zweiten Spaltes gering gehalten werden. Im Vergleich zu einem kleiner ausgestalteten zweiten Spalt kann die erfindungsgemäße Pumpe somit einen bestimmten Enddruck unter Aufnahme einer geringeren elektrischen Leistung erreichen. Durch die reduzierte Leistungsaufnahme erwärmt sich die Vakuumpumpe im Betrieb weniger stark. Dadurch kann die Temperatur des Pumpenkörpers während des Betriebs der Vakuumpumpe niedrig gehalten werden, was bei manchen Anwendungen von Vorteil ist. Außerdem kann der erste Spalt, in dem während des Betriebs der Vakuumpumpe eine Pumpfunktion bewirkt wird und somit ein Pumpeffekt auftritt, derart klein ausgestaltet werden, dass eine bestimmungsgemäße Pumpfunktion, insbesondere eine ausreichend hohe Kompression bzw. ein ausreichend hohes Saugvermögen, durch die den ersten Spalt bildenden Bauteile bereitgestellt werden kann.
  • Bei dem zweiten Spalt handelt es sich bevorzugt um einen Spalt, durch den der Pumpkanal verläuft. Dabei tritt im zweiten Spalt allerdings keine Pumpfunktion während des Betriebs der Vakuumpumpe auf. Indem der zweite Spalt verhältnismäßig groß im Vergleich zum ersten Spalt, in welchem beim Betrieb der Vakuumpumpe eine Pumpfunktion auftritt, ausgebildet ist, kann der Widerstand für das durch den zweiten Spalt zu fördernde Gas gering gehalten werden.
  • Der zweite Spalt kann auch außerhalb des Pumpkanals liegen. Bei dem zweiten Spalt kann es sich beispielsweise um einen Spalt in einem Sperrgarlabyrinth handeln. Indem der zweite Spalt verhältnismäßig groß im Vergleich zum ersten Spalt ausgebildet wird, kann eine im zweiten Spalt auftretende Gasreibung gering gehalten werden. Dabei kann ein außerhalb des Pumpkanals vorgesehener zweiter Spalt insbesondere zwischen einem rotierenden und einem stehenden Bauteil angeordnet sein. Alternativ kann der zweite Spalt, insbesondere wenn er sich außerhalb des Pumpkanals befindet, zwischen zwei stehenden Bauteilen ausgebildet sein. Wenngleich der zweite Spalt nicht im Pumpkanal angeordnet sein kann, so kann zwischen dem zweiten Spalt und dem Pumpkanal eine gasleitende Verbindung bestehen, wie z.B. bei einem Sperrgaslabyrinth. Der zweite Spalt kann somit gewissermaßen in der Art eines Nebenschlusses an den Pumpkanal angeschlossen sein bzw. mit dem Pumpkanal in gasleitender Verbindung stehen.
  • Bevorzugt bezieht sich der genannte Faktor, der das Größenverhältnis zwischen dem ersten und zweiten Spalt angibt, auf die Breite des ersten bzw. zweiten Spalts. Der zweite Spalt weist somit eine Breite auf, die größer ist als die Breite des ersten Spalts multipliziert mit dem Faktor. Dabei wird die Spaltbreite vorzugsweise senkrecht zur Förderrichtung des zu pumpenden Gases durch den Spalt gemessen.
  • Bevorzugt ist mit dem Begriff "Spalt" nicht ein in Pumprichtung des zu fördernden Gases gesehen beliebig kurzer Freiraum bzw. eine beliebig kurze Lücke z.B. zwischen zwei Bauteilen der Vakuumpumpe gemeint, sondern ein jeweiliger Abschnitt, z.B. des Pumpkanals und/oder zwischen zwei Bauteilen, der sich, insbesondere mit zumindest im Wesentlichen gleichbleibender Breite, zumindest über eine vorgegebene Länge, z.B. von wenigstens 5 mm oder von wenigstens 10 mm oder von wenigstens 15 mm, erstreckt.
  • Mit der Formulierung, dass im ersten Spalt eine Pumpfunktion erfüllt bzw. bewirkt wird, ist insbesondere gemeint, dass während des Pumpenbetriebs in dem Spalt ein Pumpeffekt bzw. eine Pumpwirkung auftritt. Das zu pumpende Gas wird somit aktiv durch den Spalt gefördert und strömt nicht nur längs des Pumpkanals vom Spalteingang zum Spaltausgang.
  • Vorzugsweise ist der erste Spalt zwischen einem rotierenden Bauteil und einem stehenden Bauteil der Vakuumpumpe vorgesehen, wobei die beiden Bauteile während des Pumpenbetriebs derart zusammenwirken, dass sie im ersten Spalt die Pumpfunktion bewirken. Durch das Zusammenspiel des rotierenden und des stehenden Bauteils wird somit im ersten Spalt die Pumpwirkung erzielt.
  • Der zweite Spalt kann zwischen zwei Bauteilen der Vakuumpumpe vorgesehen sein, die im Betrieb der Pumpe nicht derart zusammenwirken, dass sie eine Pumpfunktion erfüllen. Vorzugsweise handelt es sich bei den beiden Bauteilen, zwischen denen der zweite Spalt vorgesehen ist, um ein rotierendes und ein stehendes Bauteil. Die beiden Bauteile erfüllen dabei allerdings keine Pumpfunktion im Bereich des zweiten Spalts. Alternativ kann es sich bei den beiden Bauteilen auch um statische Bauteile handeln.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind alle Spalte, in denen keine Pumpfunktion erfüllt wird, um zumindest den Faktor größer sind als diejenigen Spalte, durch die der Pumpkanal verläuft und in denen eine Pumpfunktion erfüllt wird. Dadurch kann die Gasreibung längs des Pumpkanals effektiv verringert und die Leistungsaufnahme der Vakuumpumpe zum Erreichen eines bestimmten Enddrucks reduziert werden, insbesondere wenn die Spalte, in denen keine Pumpfunktion auftritt, im Pumpkanal angeordnet sind bzw. der Pumpkanal durch diese Spalte verläuft.
  • Der erste Spalt ist beispielsweise ein Holweckspalt, der zwischen einer pumpaktiven Oberfläche eines Holweck-Rotors und einer pumpaktiven Oberfläche eines Holweck-Stators ausgebildet ist.
  • Bei dem zweiten Spalt handelt es sich beispielsweise um einen Spalt zwischen einer glatten Seite eines Holweck-Rotors, die bspw. die Rückseite zu einer pumpaktiven Oberfläche des Holweck-Rotors bildet, und einer gegenüberstehenden glatten Oberfläche eines stehenden Bauteils, so dass sich bei rotierendem Holweck-Rotor zwischen der glatten Rückseite des Holweck-Rotors und der glatten Oberfläche des stehenden Bauteils kein oder allenfalls nur ein geringer Pumpeffekt einstellt.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die auch als unabhängige Erfindung beansprucht wird, weist eine Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, wenigstens einen Pumpmechanismus zum Pumpen von Gas längs eines von einem Einlass zu einem Auslass der Vakuumpumpe verlaufenden Pumpkanals auf, wobei der Pumpkanal durch wenigstens einen ersten Spalt verläuft, in welchem beim Betrieb der Vakuumpumpe eine Pumpfunktion erfüllt wird, wobei der Pumpmechanismus einen Holweck-Pumpmechanismus mit einem Holweck-Rotor und einem Holweck-Stator umfasst, wobei der erste Spalte ein Holweck-Spalt ist, der zwischen der Mantelfläche des Holweck-Stators und der Mantelfläche des Holweck-Rotors vorgesehen ist, und wobei der Holweck-Spalt, insbesondere bei Nenndrehzahlen des Holweck-Pumpmechanismus, eine Breite von weniger als 0,5 mm, bevorzugt von weniger als 0,3 mm, aufweist.
  • Insbesondere aufgrund des engen Holweck-Spalts kann ein frühzeitiges Absperren des Holweck-Pumpmechanismus bei hohen Vorvakuumdrücken, die im Bereich des Auslasses auftreten können, erreicht werden. Außerdem können geringere Überströmverluste im Bereich des Holweck-Spalts realisiert werden, wodurch das Kompressionsvermögen des Holweck-Pumpmechanismus verbessert werden kann.
  • Vorzugsweise kommt ein derart schmaler Holweck-Spalt bei einer Vakuumpumpe zum Einsatz, deren Einlass einen Einlassflansch mit einem Durchmesser von DN 100 oder DN 160 aufweist.
  • Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst der Pumpmechanismus einen Holweck-Pumpmechanismus mit nur einer einzigen Holweck-Stufe oder mit maximal zwei Holweck-Stufen.
  • Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Vakuumpumpe, insbesondere vom Bauraum her gesehen, für mehr als zwei, insbesondere ineinander geschachtelte, Holweck-Stufen ausgelegt ist, aber tatsächlich nur eine Holweck-Stufe oder maximal zwei Holweck-Stufen realisiert sind, während die übrigen Holweck-Stufen nicht realisiert sind, z.B. durch Auslassen der Holweckstufe oder durch Weglassen eines von zwei Holweck-Rotoren.
  • Vorzugsweise weist der Pumpmechanismus einen Holweck-Pumpmechanismus auf, dessen pumpaktive Oberfläche, insbesondere längs der axialen Richtung der Pumpe gesehen, eine Gesamtlänge aufweist, die geringer als 120 mm, bevorzugt geringer als 95 mm ist. Dadurch kann die Gasreibung im Holweck-Pumpenmechanismus vermindert werden, wodurch eine geringere elektrische Leistungsaufnahme der Vakuumpumpe erforderlich ist.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Holweck-Pumpmechanismus wenigstens einen und bevorzugt genau einen Holweck-Rotor auf, dessen Länge in axialer Richtung der Pumpe gesehen maximal 60 mm, bevorzugt maximal 55 mm, weiter bevorzugt maximal 48 mm, beträgt. Der Holweck-Pumpmechanismus kann somit in axialer Richtung betrachtet verhältnismäßig kurz ausgestaltet sein, wodurch eine geringere Gasreibung im Holweck-Pumpmechanismus bewirkt wird. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die erforderliche elektrische Leistungsaufnahme der Vakuumpumpe zum Erreichen eines bestimmten Enddrucks aus.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die auch als unabhängige Erfindung beansprucht wird, weist eine Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, wenigstens einen Pumpmechanismus zum Pumpen von Gas längs eines von einem Einlass zu einem Auslass der Vakuumpumpe verlaufenden Pumpkanals auf, wobei der Pumpmechanismus wenigstens eine turbomolekulare Pumpstufe mit mehreren an einer Rotorwelle befestigten Rotorscheiben und in axialer Richtung zwischen den Rotorscheiben drehfest angeordneten Statorscheiben aufweist, wobei sich der Pumpkanal durch die turbomolekulare Pumpstufe erstreckt, und wobei in der turbomolekularen Pumpstufe wenigstens eine Rotorscheibe und/oder wenigstens eine Statorscheibe weggelassen ist, so dass die Pumpstufe an der Stelle der weggelassenen Rotorscheibe bzw. Statorscheibe einen Freiraum aufweist.
  • Die Vakuumpumpe bietet somit Bauraum für mehr Rotor- und/oder Statorscheiben als tatsächlich in der Vakuumpumpe verbaut sind und weist anstelle der weggelassenen Scheiben einen entsprechenden Freiraum auf. Durch das Weglassen der Rotor- und/oder Statorscheiben kann die Gasreibung in der turbomolekularen Pumpstufe verringert werden. Der ordnungsgemäße Betrieb der Vakuumpumpe kann somit unter geringerer Leistungsaufnahme erfolgen, wodurch eine übermäßige Erwärmung der Vakuumpumpe vermieden und der Stromverbrauch der Vakuumpumpe gesenkt werden kann.
  • Vorzugsweise ist wenigstens ein Scheibenpaar, bestehend aus einer Rotorscheibe und der benachbarten, mit der Rotorscheibe zusammenwirkenden Statorscheibe, weggelassen. Insbesondere handelt es sich bei dem weggelassenen Scheibenpaar um das in Richtung Vorvakuum liegende äußerste Scheibenpaar der turbomolekularen Pumpstufe, da durch Weglassen dieses Scheibenpaares ein guter Kompromiss zwischen einer Reduzierung der Gasreibung einerseits und einer Verminderung des Saug- bzw. Kompressionsvermögens der turbomolekularen Pumpstufe andererseits erzielt werden kann.
  • Bevorzugt weisen die Rotorscheiben und/oder die Statorscheiben wenigstens einer turbomolekularen Pumpstufe eine ballige Scheibengeometrie auf. Alternativ kann eine abgesetzte Scheibengeometrie vorgesehen sein.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Vakuumpumpe wenigstens eine und bevorzugt genau eine einzige turbomolekulare Pumpstufe, die mit maximal 6 Rotorscheiben ausgestattet ist, wobei ein am Einlass der Vakuumpumpe vorgesehener Flansch einen Flanschdurchmesser von DN 100 aufweist.
  • Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung umfasst die Vakuumpumpe wenigstens eine und bevorzugt genau eine einzige turbomolekulare Pumpstufe, die mit maximal 4 Rotorscheiben ausgestattet ist, wobei ein am Einlass der Vakuumpumpe vorgesehener Flansch einen Flanschdurchmesser von DN 160 aufweist.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die auch als unabhängige Erfindung beansprucht wird, weist eine Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, wenigstens einen Pumpmechanismus zum Pumpen von Gas längs eines von einem Einlass zu einem Auslass der Vakuumpumpe verlaufenden Pumpkanals und einen Elektromotor zum Antreiben des Pumpmechanismus auf, wobei der Elektromotor einen Stator und einen mit dem Stator zusammenwirkenden, um eine Drehachse drehbaren Rotor aufweist, wobei der Stator ein Paket von Stahlblechen und/oder der Eisenrückschluss des Rotors ein Paket von Stahlblechen aufweist, und wobei die Stahlbleche des Pakets von Stahlblechen des Eisenrückschlusses des Rotors und/oder des Stators mittels Backlack miteinander verbunden und nicht miteinander verschweißt oder vernietet sind.
  • Das Paket von Stahlblechen des Rotors und/oder des Stators wird somit ausschließlich durch Backlack zusammengehalten, sodass - insbesondere weil auf Verschweißungen und Vernietungen verzichtet wird - während des Betriebs des Elektromotors in dem jeweiligen Stahlblechpaket Wirbelstromverluste minimiert werden können. Dadurch kann die Erwärmung des Elektromotors und damit einhergehend die Erwärmung der Vakuumpumpe während ihres Betriebs verringert werden. Außerdem kann die erforderliche elektrische Leistungsaufnahme des Elektromotors zum Erreichen eines bestimmten Enddrucks reduziert werden.
  • Bei den Stahlblechen handelt es sich insbesondere um Eisenbleche oder um Elektrobleche.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist jedes Stahlblech des Pakets von Stahlblechen des Rotors und/oder des Stators eine Dicke von weniger als 0,4 mm, vorzugsweise von weniger als 0,36 mm, auf. Mit derart dünn ausgestalteten Blechen können Wirbelstromverluste im Stahlblechpaket des Rotors und/oder des Stators besonders gering gehalten werden.
  • Bevorzugt weist der Elektromotor eine maximale Motorleistung auf, die um einen vorgegebenen Wert, insbesondere um zumindest im Wesentlichen 10 Watt, über der für den bestimmungsgemäßen Betrieb der Vakuumpumpe vorgesehenen Motorleistung liegt. Der Elektromotor weist somit eine verhältnismäßig geringe Antriebsleistung auf, insbesondere im Vergleich zu nach dem Stand der Technik in Vakuumpumpen eingesetzten Elektromotoren, die für eine möglichst kurze Hochlaufzeit ausgelegt sind und somit temporär weit mehr als 10 Watt über der für den Betriebspunkt erforderlichen Motorleistung bereitstellen können.
  • Die Reduzierung der maximalen Motorleistung auf den vorgegebenen Wert, wie z.B. 10 Watt, über der für den bestimmungsgemäßen Betrieb der Vakuumpumpe vorgesehenen Motorleistung weist insbesondere den Vorteil auf, dass der Elektromotor kompakt ausgebildet werden kann und während des Betriebs des Elektromotors auftretende Wirbelstromverluste reduziert werden können. Außerdem kann der Einsatz von Kupfer, das insbesondere auf der Seite des Rotors zur Bildung von elektrischen Wicklungen verwendet wird, reduziert werden.
  • Der Elektromotor kann für eine Antriebsspannung von zumindest annähernd 48 Volt ausgelegt sein. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Vakuumpumpen sind die Elektromotoren normalerweise für eine Antriebsspannung von 24 Volt ausgelegt, sodass bei der erfindungsgemäßen Variante des Elektromotors die Antriebsspannung auf zumindest annähernd 48 Volt gegenüber der normalen Antriebsspannung von 24 Volt verdoppelt ist. Bevorzugt ist dabei die maximale Antriebsspannung gleich der Sicherheitskleinspannung von 50 Volt im Gleisspannungsbetrieb (50 Volt DC). Die Verdoppelung der Antriebsspannung von 24 Volt auf 48 Volt führt bei gleicher Leistungsaufnahme zu einer Halbierung der durch den Elektromotor fließenden Ströme und damit auch zu einer Verringerung von Antriebsverlusten.
  • Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Vakuumpumpe ein Sperrgaslabyrinth mit maximal drei Labyrinthstufen auf. Die Vakuumpumpe kann dabei für mehr als drei Labyrinthstufen ausgelegt sein, wobei die Reduzierung auf maximal drei Labyrinthstufen dadurch erreicht wird, dass weitere Labyrinthstufen weggelassen und somit - trotz des dafür vorgesehenen Bauraums - nicht verbaut wurden. Zur Minimierung der Gasreibung werden dabei bevorzugt diejenigen Labyrinthstufen weggelassen, die den größten Durchmesser haben, da bei diesen die Relativgeschwindigkeiten zwischen dem Rotor und dem Stator des Sperrgaslabyrinths am größten und damit die Reibungsverluste am höchsten sind.
  • Die Reduzierung der Labyrinthstufen kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass das Sperrgaslabyrinth von einer rotierenden Oberfläche, beispielsweise der Oberfläche eines sich in radialer Richtung erstreckenden Teils der Nabe eines Holweck-Rotors, und einer feststehenden Oberfläche, beispielsweise der der Rotornabe gegenüberstehenden Oberfläche, gebildet wird, und dass die beiden Oberflächen ineinandergreifende, ringförmige Erhöhungen aufweisen, wobei eine der Oberflächen mehr Erhöhungen aufweist als die andere Oberfläche.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist im Betrieb der Vakuumpumpe vorgesehen, dass ein geringer Sperrgasfluss, der insbesondere unterhalb einer vorgegebenen Schwelle liegt, insbesondere unter 15 sccm, durch das Sperrgaslabyrinth strömt. Dadurch kann eine Absenkung der Rotortemperatur erreicht und die im Betrieb der Pumpe auftretende Erwärmung reduziert werden.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann anstelle eines Sperrgarlabyrinths eine Gaede- oder Siegbahnstufe eingesetzt werden.
  • Bei der erfindungsgemäßen Pumpe kann es sich um eine Seitenkanalpumpe oder um eine Seitenkanalhochvakuumpumpe handeln. Dabei ist eine Seitenkanalhochvakuumpumpe eine Vakuumpumpe, die von der Atmosphäre bis in den Hochvakuumbereich arbeitet und normalerweise eine Kombination aus Seitenkanalpumpe und Holweckstufen umfasst. Das Pumpsystem der Seitenkanalpumpe besteht aus einer Rotorscheibe mit am äußeren Umfang angeordneten Schaufeln und einem ringförmigen Arbeitsraum, dem Seitenkanal, der sich zwischen den Schaufeln und einer außerhalb der Schaufeln liegenden Gehäusewand erstreckt. Der Seitenkanal ist an einer Stelle durch einen Unterbrecher auf das Scheibenprofil verengt. Der Unterbrecher trennt einen im Gehäuse vorgesehenen Einlass in den Seitenkanal von dem ebenfalls am Gehäuse vorgesehenen Auslass. Der Pumpeffekt entsteht durch eine schraubenförmige Strömung vom Einlass zum Auslass verursacht durch die Schaufeln des drehenden Rotors. Dadurch entsteht eine Druckdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslass. Niedrigere Enddrücke können durch das Hintereinanderschalten mehrerer Pumpstufen erreicht werden.
  • Vorteilhaft an Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpe ist insbesondere, dass deren maximale Leistungsaufnahme gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Vakuumpumpen reduziert ist, insbesondere durch Maßnahmen, die zu einer Verringerung der Wirbelstromverluste im Elektromotor und der Gasreibung des durch die Vakuumpumpe geförderten Gases führen. Eine übermäßige Erwärmung der Vakuumpumpe während des Betriebs kann somit vermieden werden, so dass Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe in Kombination mit einer Luftkühlung anstatt mit einer deutlich aufwändigeren Wasserkühlung verwendet werden können. Außerdem ist ein luftgekühlter Einsatz bei höheren Umgebungstemperaturen, von z.B. größer als 40° C, möglich. Ferner können höhere Gaslasten bei gleicher Leistungsaufnahme bewältigt werden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen, jeweils schematisch:
    • Fig. 1
    eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Variante einer Vakuumpumpe, und
    Fig. 2
    eine Querschnittsansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Variante einer Vakuumpumpe.
  • Die in Fig. 1 gezeigte Vakuumpumpe umfasst einen von einem Einlassflansch 68 umgebenen Pumpeneinlass 70 sowie mehrere Pumpstufen zur Förderung des an dem Pumpeneinlass 70 anstehenden Gases durch einen Pumpkanal 10 zu einem nicht dargestellten Pumpenauslass, in welchen ein in Fig. 1 gezeigter Auslassbereich 71 mündet. Bei dem Auslassbereich 71 handelt es sich bei dem dargestellten Beispiel um denjenigen Abschnitt des Pumpkanals 10, der am stromabwärtigen Ende der inneren Holweck-Stufe liegt. Die Vakuumpumpe umfasst einen Stator mit einem statischen Gehäuse 72 und einen in dem Gehäuse 72 angeordneten Rotor mit einer um eine Rotationsachse 14 drehbar gelagerten Rotorwelle 12.
  • Die Vakuumpumpe ist als Turbomolekularpumpe ausgebildet und umfasst einen Pumpmechanismus, der von mehreren pumpwirksamen miteinander in Serie geschalteten, turbomolekularen Pumpstufen gebildet wird. Die turbomolekularen Pumpstufen weisen mehrere mit der Rotorwelle 12 verbundene turbomolekulare Rotorscheiben 16 und mehrere in axialer Richtung zwischen den Rotorscheiben 16 angeordnete und in dem Gehäuse 72 festgelegte turbomolekulare Statorscheiben 26 auf. Die Statorscheiben 26 werden durch Distanzringe 36 in einem gewünschten axialen Abstand zueinander gehalten. Die Rotorscheiben 16 und die Statorscheiben 26 stellen in einem Schöpfbereich 50 eine in Richtung des Pfeils 58, also in Pumprichtung, gerichtete axiale Pumpwirkung bereit. Der Pumpkanal 10 erstreckt sich durch die turbomolekularen Pumpstufen und weiter durch einen den turbomolekularen Pumpstufen nachgeordneten Holweck-Pumpmechanismus hindurch.
  • Der Holweck-Pumpmechanismus umfasst in radialer Richtung ineinander angeordnete und pumpwirksam miteinander in Serie geschaltete Holweck-Pumpstufen. Der rotorseitige Teil der Holweck-Pumpstufen umfasst eine mit der Rotorwelle 12 verbundene Rotornabe 74 und zwei an der Rotornabe 74 befestigte und von dieser getragene zylindermantelförmige Holweck-Rotorhülsen 76, 78, die koaxial zu der Rotationsachse 14 orientiert und in radialer Richtung ineinandergeschachtelt sind. Ferner sind zwei zylindermantelförmige Holweck-Statorhülsen 80, 82 vorgesehen, die ebenfalls koaxial zu der Rotationsachse 14 orientiert und in radialer Richtung ineinandergeschachtelt sind.
  • Die pumpaktiven Oberflächen der Holweck-Pumpstufen sind durch die einander unter Ausbildung eines engen radialen Holweck-Spalts gegenüberliegenden radialen Mantelflächen einer Holweck-Rotorhülse 76, 78 und einer Holweck-Statorhülse 80, 82 gebildet. Dabei ist jeweils eine der pumpaktiven Oberflächen glatt ausgebildet - vorliegend diejenige der Holweck-Rotorhülse 76 bzw. 78 - und die gegenüberliegende pumpaktive Oberfläche der Holweck-Statorhülse 80, 82 umfasst ein Holweck-Gewinde mit schraubenlinienförmig um die Rotationsachse 14 herum in axialer Richtung verlaufenden Nuten, in denen durch die Rotation der jeweiligen Rotorhülse 76, 78 das Gas vorangetrieben und dadurch gepumpt wird.
  • Wie Fig. 1 zeigt, verläuft ein erster Holweck-Spalt 83a zwischen der äußeren Holweck-Statorhülse 80 und der äußeren Holweck-Rotorhülse 76. Ein zweiter Holweck-Spalt 83b verläuft zwischen der Holweck-Rotorhülse 76 und der inneren Holweck-Statorhülse 82. Ein dritter Holweck-Spalt 83c verläuft zwischen der inneren Holweck-Statorhülse 82 und der inneren Holweck-Rotorhülse 78. Am stromabwärtigen Ende des Holweck-Spalts 83c mündet der Pumpkanal 10 in den Auslassbereich 71, über den das vom Einlass 70 geförderte Gas in den Auslass (nicht gezeigt) gepumpt wird. Radial innerhalb der inneren Holweck-Rotorhülse 78 ist ein weiterer Spalt 85a vorgesehen, der im Nebenschluss in den Auslassbereich 71 mündet und den Auslassbereich 71 mit einer Labyrinthdichtung 130 verbindet. Der Spalt 85a ist somit nicht Teil des Pumpkanals 10.
  • Bei der dargestellten Variante ist der Spalt 85a, in welchem beim Betrieb der Vakuumpumpe zumindest im Wesentlichen keine Pumpfunktion auftritt, zumindest um einen vorgegebenen Faktor, z.B. 2-mal, 3-mal, 4-mal, 5-mal, 6-mal, 7-mal, 8-mal, 9-mal oder 10-mal, größer als jeder der Holweck-Spalte 83a, 83b und 83c.
  • Im Bereich der jeweiligen Holweck-Pumpstufe bilden im Wesentlichen die Nuten den Pumpkanal für das zu pumpende Gas. Die Holweck-Pumpstufen stellen dabei, insbesondere aufgrund des Holweck-Gewindes, eine Pumpwirkung bereit, um das längs des Pumpkanals von den turbomolekularen Pumpstufen geförderte Gas weiter durch die Holweck-Pumpstufen hindurch zum Auslass zu fördern.
  • Die drehbare Lagerung der Rotorwelle 12 wird durch ein Wälzlager 84 im Bereich des Pumpenauslasses und ein Permanentmagnetlager 86 im Bereich des Pumpeneinlasses 70 bewirkt.
  • Das Permanentmagnetlager 86 umfasst eine rotorseitige Lagerhälfte 88 und eine statorseitige Lagerhälfte 90, welche jeweils einen Ringstapel aus mehreren in axialer Richtung aufeinandergestapelten permanentmagnetischen Ringen 92, 94 umfassen. Die Magnetringe 92, 94 liegen dabei unter Ausbildung eines radialen Lagerspalts einander gegenüber. Die statorseitigen Magnetringe 94 werden von einem statorseitigen Trägerabschnitt getragen, der sich durch die Magnetringe 94 hindurch erstreckt und an radialen Streben 108 des Gehäuses 72 aufgehängt ist. Die statorseitigen Magnetringe 94 sind am zum Pumpeninneren hingewandten Ende des Magnetringstapels durch ein Ausgleichselement 114 sowie einen Befestigungsring 116 festgelegt.
  • Innerhalb des Magnetlagers 86 ist ein Not- bzw. Fanglager 98 vorgesehen, welches als ungeschmiertes Wälzlager ausgebildet ist. Im normalen Betrieb der Vakuumpumpe steht das Fanglager 98. Es gelangt erst bei einer übermäßigen radialen Auslenkung des Rotors gegenüber dem Stator in Eingriff und in Rotation, um einen radialen Anschlag für den Rotor zu bilden, der eine Kollision der rotorseitigen Strukturen mit den statorseitigen Strukturen verhindert.
  • Im Bereich des Wälzlagers 84 ist an der Rotorwelle 12 eine konische Spritzmutter 100 mit einem zu dem Wälzlager 84 hin zunehmenden Außendurchmesser vorgesehen. Die Spritzmutter 100 steht mit einem Abstreifer eines Betriebsmittelspeichers in gleitendem Kontakt, der mehrere mit einem Betriebsmittel, wie zum Beispiel einem Schmiermittel, getränkte saugfähige Scheiben 102 umfasst. Im Betrieb wird das Betriebsmittel durch kapillare Wirkung von dem Betriebsmittelspeicher über den Abstreifer auf die rotierende Spritzmutter 100 übertragen und infolge der Zentrifugalkraft entlang der Spritzmutter 100 in Richtung des größer werdenden Außendurchmessers zu dem Wälzlager 84 hin gefördert, wo es zum Beispiel eine schmierende Funktion erfüllt. Das Wälzlager 84 und der Betriebsmittelspeicher sind durch einen wannenförmigen Einsatz 124 und ein Deckelelement 126 der Vakuumpumpe eingefasst.
  • Es ist aber auch eine anders gestaltete Lagerung der Rotorwelle 12 möglich. Beispielsweise könnte eine Fünfachsig-Aktiv-Magnetlagerung für die Rotorwelle 12 vorgesehen sein.
  • Die Vakuumpumpe umfasst einen als Elektromotor ausgestalteten Antriebsmotor 104 zum drehenden Antreiben des Rotors, dessen Läufer durch die Rotorwelle 12 gebildet ist. Eine Steuereinheit 106 steuert den Motor 104 an.
  • Zwischen einzelnen Komponenten der Vakuumpumpe können Dichtungen vorgesehen sein, von denen zur Illustration einige Dichtungen mit dem Bezugszeichen 107 bezeichnet sind.
  • Die Vakuumpumpe umfasst ferner einen mit einem Verschlusselement 120 verschlossenen Sperrgaseinlass 122, welcher den in der Vakuumpumpe vorgesehenen Lagerraum für das Wälzlager 84 mit dem Pumpenäußeren verbindet und über den dem Lagerraum ein Sperrgas zuführbar ist.
  • Im Bereich zwischen der Rotornabe 74 und einer Trennwand 128, durch die sich die Rotorwelle 12 unter Ausbildung eines radialen Spalts hindurcherstreckt, ist eine Labyrinthdichtung 130 ausgebildet. Eine derartige Labyrinthdichtung 130 wird auch als Sperrgaslabyrinth bezeichnet. Das Sperrgaslabyrinth 130 wird von einer rotierenden Oberfläche 132, die an der Rotornabe 74 ausgebildet ist, und einer komplementären feststehenden Oberfläche 134, die an der Trennwand 128 ausgebildet ist, gebildet.
  • Die Oberflächen 132 und 134 weisen ineinandergreifende, ringförmig ausgestaltete Erhöhungen auf, wie Fig. 1 zeigt. Bei der Vakuumpumpe der Fig. 1 sind auf jeder Oberfläche 132, 134 fünf ringförmige Erhöhungen vorgesehen, sodass in diesem Zusammenhang auch von einem fünfstufigen Sperrgaslabyrinth gesprochen wird.
  • Der Grundaufbau der Vakuumpumpe der Fig. 2 entspricht dem Aufbau der Vakuumpumpe der Fig. 1. Allerdings ist die Vakuumpumpe der Fig. 2 im Hinblick auf eine reduzierte Leistungsaufnahme noch weiter optimiert, insbesondere um die Erwärmung der Pumpe während des Betriebs bei Luftkühlung niedrig zu halten, um den Stromverbrauch der Vakuumpumpe zu senken und um höhere Gaslasten bei gleicher Leistungsaufnahme zu ermöglichen.
  • Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass bei der Vakuumpumpe der Fig. 2 in der vom Pumpeneinlass 70 abgewandten turbomolekularen Pumpstufe das am weitesten entfernt vom Pumpeneinlass 70 liegende Paar bestehend aus einer Rotorscheibe 16 und einer Statorscheibe 26 weggelassen wurde, sodass an der Stelle der weggelassenen Scheiben ein Freiraum 136 gebildet ist. Durch das Weglassen des Scheibenpaares entfällt die an diesem Scheibenpaar auftretende Gasreibung aufgrund der Förderung des Gases längs des durch die Pumpstufe verlaufenden Pumpkanals 10, wodurch eine geringere Leistungsaufnahme des Elektromotors 104 erforderlich ist.
  • Bei der Vakuumpumpe der Fig. 2 wurde die innere Holweck-Rotorhülse (vgl. das Bezugszeichen 78 in Fig. 1) weggelassen, sodass die Vakuumpumpe der Fig. 2 nur noch zwei ineinander geschachtelte, die Holweck-Rotorhülse 76 umfassende Holweck-Pumpstufen aufweist. Durch die Reduzierung der Holweckstufen auf z.B. zwei Stufen kann die Gasreibung reduziert werden.
  • Wie die Fig. 2 außerdem zeigt, ist bei der Vakuumpumpe der Fig. 2 das Sperrgaslabyrinth 130 auf drei Stufen reduziert, indem in der pumpaktiven Oberfläche 134 auf Seiten der Trennwand 128 anstelle der fünf ringförmigen Erhebungen (vgl. Fig. 1) nur noch die drei inneren ringförmigen Erhebungen vorgesehen sind. Es wurde somit zur Minimierung der Gasreibung im Sperrgaslabyrinth 130 auf die beiden äußeren Labyrinthstufen verzichtet, da bei diesen die Relativgeschwindigkeiten zwischen der feststehenden Trennwand 128 und der im Betrieb der Pumpe rotierenden Rotornabe 74 am größten und damit die Gasreibungsverluste am höchsten sind. Durch das Weglassen von Sperrgaslabyrinthstufen kann somit die Gasreibung reduziert werden. Außerdem lässt sich die erforderliche Leistungsaufnahme des Elektromotors 104 zum Erreichen eines bestimmten Enddrucks reduzieren.
  • Bei der Vakuumpumpe der Fig. 2 kann der Elektromotor 104 sowohl statorseitig als auch rotorseitig ein Paket von mit Backlack überzogenen und durch Backlack zusammengehaltenen Elektroblechen aufweisen, sodass die Stahlbleche des jeweiligen Pakets von Stahlblechen nur mittels Backlack miteinander verbunden und nicht durch Verschweißen oder Vernieten zusammengehalten werden. Bei dem rotorseitigen Paket von Elektroblechen handelt es sich insbesondere um den Eisenrückschluss des Rotors des Elektromotors 104. Durch die Beschichtung der Elektrobleche mit Backlack sind die Elektrobleche gegeneinander isoliert, wodurch Wirbelstromverluste in den Paketen reduziert werden können. Eine weitere Reduzierung der Wirbelstromverluste wird dadurch erreicht, dass jedes Stahlblech des Pakets von Stahlblechen des Eisenrückschlusses des Rotors und/oder des Stators eine Dicke von weniger als 0,4 mm, vorzugsweise von weniger als 0,36 mm und besonders bevorzugt eine Dicke von zumindest annähernd 0,35 mm, aufweist.
  • Bei der Vakuumpumpe der Fig. 2 wurde außerdem die verbleibende Holweck-Rotorhülse 76 bezogen auf die axiale Richtung der Vakuumpumpe, beispielsweise auf 46 mm, verkürzt, sodass sich insgesamt aufgrund der verbliebenen zwei Holweckpumpstufen eine pumpaktive Länge von 92 mm ergibt. Durch die kurze pumpaktive Länge der Holweckpumpstufen kann eine weitere Reduzierung der Gasreibung und damit der erforderlichen Leistungsaufnahme des Elektromotors 104 zum Erreichen eines bestimmten Enddrucks erreicht werden.
  • Ferner wurde der Elektromotor 104 so ausgelegt, dass seine maximale Motorleistung höchstens 10 Watt über der für den Betriebspunkt erforderlichen Motorleistung liegt und/oder dass er eine Antriebsspannung von 48 Volt aufnimmt.
  • Bei der Vakuumpumpe der Fig. 2 wurden außerdem diejenigen Spalte, durch die der Pumpkanal verläuft und die sich jeweils zwischen einem rotierenden und einem stehenden Bauteil der Vakuumpumpe befinden, wobei die beiden Bauteile derart zusammenwirken, dass sie eine Pumpwirkung bereitstellen, derart ausgelegt, dass derartige Spalte zumindest um einen Faktor, etwa 5-mal, kleiner sind als diejenigen Spalte der Vakuumpumpe, in denen kein Pumpeffekt auftritt. Bei sämtlichen Spalte, in denen kein Pumpeffekt auftritt, handelt es sich insbesondere um Spalte, durch die der Pumpkanal verläuft und/oder um Spalte zwischen einem beweglichen und einem stationären Bauteil. Es kann sich aber auch um Spalte handeln, die zwischen zwei jeweils stationären Bauteilen vorgesehen sind.
  • Beispielsweise wurde sowohl der zwischen der äußeren Holweck-Statorhülse 80 und der äußeren Holweck-Rotorhülse 76 verlaufende Holweck-Spalt 83a als auch der zwischen der inneren Holweck-Statorhülse 82 und der äußeren Holweck-Rotorhülse 76 verlaufende Holweckspalt 83b so ausgelegt, dass der sich radial innerhalb der Holweck-Statorhülse 82 erstreckende Spalt 85 um den Faktor, z.B. 5-mal, größer ist als der Spalt 83a und der Spalt 83b.
  • Besonders vorteilhaft ist es außerdem, wenn die Holweck-Spalte 83a und 83b derart ausgelegt sind, dass sie bei Nenndrehzahlen der Holweck-Nabe 74 eine Breite von weniger als 0,3 mm aufweisen. Dies führt zu geringeren Überströmverlusten in der Holweck-Pumpstufe und insbesondere auch zu höherer Kompression, wodurch die Leistungsfähigkeit der Vakuumpumpe verbessert werden kann.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Pumpkanal
    12
    Rotorwelle
    14
    Rotationsachse
    16
    Rotorscheibe
    26
    Statorscheibe
    36
    Distanzring
    50
    Schöpfbereich
    58
    Pfeil
    68
    Einlassflansch
    70
    Pumpeneinlass
    71
    Auslassbereich
    72
    Gehäuse
    74
    Rotornabe
    76, 78
    Holweck-Rotorhülse
    80, 82
    Holweck-Statorhülse
    83a, 83b, 83c
    Holweck-Spalt
    84
    Wälzlager
    85
    Spalt
    85a
    Spalt
    86
    Permanentmagnetlager
    88
    rotorseitige Lagerhälfte
    90
    statorseitige Lagerhälfte
    92, 94
    permanentmagnetischer Ring
    98
    Fanglager
    100
    Spritzmutter
    102
    saugfähige Scheibe
    104
    Antriebsmotor
    106
    Steuereinheit
    107
    Dichtung
    108
    Strebe
    114
    Ausgleichselement
    116
    Befestigungsring
    120
    Verschlusselement
    122
    Sperrgaseinlass
    124
    Einsatz
    126
    Deckelelement
    128
    Trennwand
    130
    Labyrinthdichtung
    132, 134
    pumpaktive Oberfläche
    136
    Freiraum

Claims (15)

  1. Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, mit
    wenigstens einem Pumpmechanismus zum Pumpen von Gas längs eines von einem Einlass (70) zu einem Auslass der Vakuumpumpe verlaufenden Pumpkanals (10),
    wobei der Pumpkanal (10) durch wenigstens einen ersten Spalt (83a, 83b, 83c) verläuft, in welchem beim Betrieb der Vakuumpumpe eine Pumpfunktion erfüllt wird, und
    wobei wenigstens ein zweiter Spalt (85, 85a) vorgesehen ist, in welchem beim Betrieb der Vakuumpumpe keine Pumpfunktion erfüllt wird, wobei bevorzugt der Pumpkanal (10) durch den zweiten Spalt verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Spalt (85, 85a) zumindest um einen Faktor, insbesondere 2-mal, 3-mal, 4-mal, 5-mal, 6-mal, 7-mal, 8-mal, 9-mal oder 10-mal, größer ist als der erste Spalt (83a, 83b, 83c).
  2. Vakuumpumpe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste Spalte (83a, 83b, 83c) zwischen einem rotierenden Bauteil (76) und einem stehenden Bauteil (80, 82) der Vakuumpumpe vorgesehen ist, wobei die beiden Bauteile (76, 80, 82) beim Betrieb der Vakuumpumpe derart zusammenwirken, dass sie die Pumpfunktion bewirken, und/oder der zweite Spalte (85, 85a) zwischen zwei Bauteilen (82, 128) der Vakuumpumpe vorgesehen ist, die beim Betrieb der Vakuumpumpe nicht derart zusammenwirken, dass sie eine Pumpfunktion bewirken,
    wobei, bevorzugt, es sich bei den beiden Bauteilen, zwischen denen der zweite Spalte (85, 85a) vorgesehen ist, um ein rotierendes Bauteil und ein stehendes Bauteil handelt.
  3. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    alle Spalte (85, 85a), in denen beim Betrieb der Vakuumpumpe keine Pumpfunktion erfüllt wird, um zumindest den Faktor größer sind als diejenigen Spalte (83a, 83b), durch die der Pumpkanal (10) verläuft und in denen beim Betrieb der Vakuumpumpe eine Pumpfunktion erfüllt wird, wobei, bevorzugt, es sich bei allen Spalte (85), in denen beim Betrieb keine Pumpfunktion erfüllt wird, um Spalte handelt, durch die der Pumpkanal (10) verläuft.
  4. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste Spalt (83a, 83b, 83c) ein Holweckspalt ist.
  5. Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, mit
    wenigstens einem Pumpmechanismus zum Pumpen von Gas längs eines von einem Einlass (70) zu einem Auslass der Vakuumpumpe verlaufenden Pumpkanals (10),
    wobei der Pumpkanal (10) durch wenigstens einen ersten Spalt (83a, 83b, 83c) verläuft, in welchem beim Betrieb der Vakuumpumpe eine Pumpfunktion erfüllt wird,
    wobei der Pumpmechanismus einen Holweck-Pumpmechanismus mit einem Holweck-Rotor (76) und einem Holweck-Stator (80, 82) umfasst, wobei der erste Spalt (83a, 83b, 83c) ein Holweck-Spalt ist, der zwischen einer Mantelfläche des Holweck-Stators (80, 82) und einer Mantelfläche des Holweck-Rotors (76) ausgebildet ist,
    insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Holweck-Spalt (83a, 83b, 83c), insbesondere bei Nenndrehzahlen des Holweck-Pumpmechanismus, eine Breite von weniger als 0,5 mm, bevorzugt von weniger als 0,3 mm, aufweist.
  6. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Pumpmechanismus einen Holweck-Pumpmechanismus mit nur einer einzigen Holweck-Stufe oder mit maximal zwei Holweck-Stufen umfasst.
  7. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Pumpmechanismus einen Holweck-Pumpmechanismus aufweist, dessen pumpaktive Oberfläche in axialer Richtung der Pumpe gesehen eine Gesamtlänge aufweist, die geringer als 120 mm, bevorzugt geringer als 95 mm, ist.
  8. Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, mit wenigstens einem Pumpmechanismus zum Pumpen von Gas längs eines von einem Einlass (70) zu einem Auslass der Vakuumpumpe verlaufenden Pumpkanals (10),
    wobei der Pumpmechanismus wenigstens eine turbomolekulare Pumpstufe mit mehreren an einer Rotorwelle befestigten Rotorscheiben (16) und in axialer Richtung zwischen den Rotorscheiben (16) drehfest angeordneten Statorscheiben (26) aufweist, und
    wobei sich der Pumpkanal (10) durch die turbomolekulare Pumpstufe erstreckt,
    insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in der turbomolekularen Pumpstufe wenigstens eine Rotorscheibe (16) und/oder wenigstens eine Statorscheibe (26) weggelassen ist, so dass die Pumpstufe an der Stelle der weggelassenen Rotorscheibe bzw. Statorscheibe (16, 26) einen Freiraum (136) aufweist.
  9. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Rotorscheiben (16) und/oder die Statorscheiben (26) wenigstens einer turbomolekularen Pumpstufe eine ballige Scheibengeometrie aufweisen.
  10. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Vakuumpumpe eine und bevorzugt genau eine turbomolekulare Pumpstufe mit maximal 6 Rotorscheiben (16) aufweist und ein am Einlass (70) der Vakuumpumpe vorgesehener Flansch einen Flanschdurchmesser von DN 100 aufweist, oder
    dass die Vakuumpumpe eine und bevorzugt genau eine turbomolekulare Pumpstufe mit maximal 4 Rotorscheiben (16) aufweist und ein am Einlass (70) der Vakuumpumpe vorgesehener Flansch einen Flanschdurchmesser von DN 160 aufweist.
  11. Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, mit
    wenigstens einem Pumpmechanismus zum Pumpen von Gas längs eines von einem Einlass (70) zu einem Auslass der Vakuumpumpe verlaufenden Pumpkanals (10), und
    einem Elektromotor (104) zum Antreiben des Pumpmechanismus, wobei der Elektromotor (104) einen Stator und einen mit dem Stator zusammenwirkenden, um eine Drehachse (14) drehbaren Rotor aufweist, wobei der Stator ein Paket von Stahlblechen und/oder der Eisenrückschluss des Rotors ein Paket von Stahlblechen aufweist,
    insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet,dass
    die Stahlbleche des Pakets von Stahlblechen des Eisenrückschluss des Rotors und/oder die Stahlbleche des Pakets des Stators des Elektromotors (104) mittels Backlack miteinander verbunden und nicht miteinander verschweißt oder vernietet sind.
  12. Vakuumpumpe nach Anspruch 11,
    dadurchgekennzeichnet,dass
    jedes Stahlblech des Pakets von Stahlblechen des Rotors und/oder des Stators des Elektromotors (104) eine Dicke von weniger als 0,4 mm, vorzugsweise von weniger als 0,36 mm, aufweist.
  13. Vakuumpumpe nach Anspruch 11 oder 12,
    dadurchgekennzeichnet,dass
    der Elektromotor (104) eine maximale Motorleistung aufweist, die um einen vorgegebenen Wert, insbesondere um zumindest im Wesentlichen 10 Watt, über der für den bestimmungsgemäßen Betrieb der Vakuumpumpe vorgesehenen Motorleistung liegt.
  14. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
    dadurchgekennzeichnet,dass
    der Elektromotor (104) für eine Antriebsspannung von zumindest annähernd 48 Volt ausgelegt ist.
  15. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurchgekennzeichnet,dass
    ein Sperrgaslabyrinth (130) mit einer maximalen Anzahl an Labyrinthstufen, insbesondere mit maximal drei Labyrinthstufen, vorgesehen ist, wobei, bevorzugt, das Sperrgaslabyrinth (130) eine rotierende Oberfläche (132) und eine feststehende Oberfläche (134) aufweist, wobei die beiden Oberflächen (132, 134) ineinandergreifende, ringförmige Erhöhungen aufweisen, wobei eine der Oberflächen (132) mehr Erhöhungen aufweist als die andere Oberfläche (134).
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