EP4390130A1 - Pump and method for forming seal - Google Patents

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EP4390130A1
EP4390130A1 EP22215608.5A EP22215608A EP4390130A1 EP 4390130 A1 EP4390130 A1 EP 4390130A1 EP 22215608 A EP22215608 A EP 22215608A EP 4390130 A1 EP4390130 A1 EP 4390130A1
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EP
European Patent Office
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pump
seal
spiral
oxide layer
active component
Prior art date
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Pending
Application number
EP22215608.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Bernd Koci
Jonas Becker
Sebastian Latta
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 Technology AG
Original Assignee
Pfeiffer Vacuum Technology AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Pfeiffer Vacuum Technology AG filed Critical Pfeiffer Vacuum Technology AG
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Definitions

  • the present invention relates to a pump, in particular a vacuum pump, which comprises, for example, at least two conveying elements that are movable relative to one another, at least one seal arranged on one of the two conveying elements.
  • a seal is provided that is applied at least in some areas to at least one of the conveying elements.
  • the invention relates to the use of components provided with a seal and at least one seal for producing pumps, in particular vacuum pumps, and also to a method for producing a seal.
  • Fluids such as grease or oil can generally be used to seal the delivery chamber of pumps, particularly vacuum pumps.
  • a piston pump for example, always has a gap between the delivery chamber and the piston.
  • this gap is filled by a fluid, usually oil or grease, during operation of the pump, with the fluid acting as a seal between the piston and the delivery chamber.
  • defects in the surface structure can have a gap-forming effect.
  • some coatings paints, anodized layers, etc.
  • a disadvantage of such pumps is that the media conveyed by the pump, such as gases or vapors, can react with the fluids used as a seal, which can in particular reduce the sealing effect.
  • Another problem, particularly with vacuum pumps, is contamination of the recipient by the fluids used.
  • Scroll pumps have sickle-shaped pumping chambers that are formed by a rotor with a spiral cross-section in engagement with a similar spiral stator, with the rotor being set in an orbiting movement by an eccentric drive.
  • seals are provided on the front sides of the spiral, with the front seal of the rotor rubbing against the stator and vice versa.
  • seals can comprise an oxide layer formed by anodic oxidation in an acidic electrolyte, in particular containing oxalic acid, sulphuric acid or mixtures thereof. These seals/protective layers also increase the corrosion and wear resistance of the base material.
  • Turbomolecular pumps are vacuum pumps that have a rotor that rotates around a rotational axis of the rotor shaft.
  • Pump-active components can be made of a light metal, especially aluminum, that is provided with an oxide layer to increase corrosion resistance, similar to the above-mentioned sliding or protective layers, such as those used in EP 3 153 706 A1 are described.
  • the pump-active components come into contact with the pumped medium, which can have a corrosive effect on the pump-active components. This can then lead to electrolytic corrosion, which begins at the pores of components with a porous oxide layer.
  • the pump according to the invention is preferably a vacuum pump.
  • the pump comprises a pump-active component with a coating, wherein the coating comprises a porous oxide layer and a fluorine-free polymer-based and/or sol-gel-based seal, and wherein the pores of the oxide layer are at least partially covered by the seal and/or impregnated with the seal and/or filled with the seal.
  • the pump-active component is protected from corrosion due to the sealing.
  • electrolytic corrosion which typically begins at the pores, is effectively prevented with the sealing according to the invention. Due to the sealing, this corrosion protection is provided for different types of pumps, such as scroll pumps, turbomolecular pumps or piston pumps.
  • the seal also performs other tasks.
  • the seal also acts as a sliding layer, so that two functions are fulfilled: 1) Sliding layer/optimization of the tribological system. 2) Protective layer; protection of the base material from damage, wear and corrosion. Tests have shown that without a hard surface coating, especially on scroll pumps, the base material can be damaged within a very short time.
  • the oxide layer is preferably formed by anodic oxidation, in particular in an acidic electrolyte.
  • the electrolyte preferably contains oxalic acid and/or sulfuric acid, with sulfuric acid being even more preferred.
  • the oxide layer is preferably an anodized aluminum formed by electrolytic oxidation of aluminum. This oxide layer can have the above-mentioned multifunctional properties with regard to sliding and protective effects, provided that the sealant as described herein is applied thereto.
  • a pump according to the invention with a sliding layer comprising an oxide layer and a seal e.g. in the form of a fluorine-free polymer impregnation and/or sol-gel impregnation, enables lower final pressures than sliding layers, such as those used in EP 3 153 706 A1 or in EP 3 940 234 A2
  • the hard oxide layers applied for wear protection have pores, defects and thermally induced cracks.
  • the pores are mainly arranged perpendicular to the layer, although there are also some branches within the layer that are arranged horizontally to the layer and connect the vertical pores to one another.
  • such hard oxide layers have other defects, e.g. in the form of inclusions and cracks.
  • Defects and pores represent microscopic channels through which gases can flow. Furthermore, substances such as water can outgas from these areas. This reduces the gas tightness, which has an undesirable effect on the achievable final pressures. This means that, particularly with scroll pumps, the required final pressures and gas tightness cannot be achieved or can only be achieved after a long period of operation. During the so-called running-in process, pores and defects are largely closed at relevant points by the wear of the seal. Furthermore, the enclosed media, e.g. coating residues, outgas. It has been found that the sealing allows the required final pressures to be reached even faster, while at the same time ensuring a high Wear protection is maintained.
  • pores contained in the oxide layer are closed by the seal and gas flow within the sealed layer, e.g. the sliding layer, or outgassing from it is prevented or at least reduced.
  • the pores of the oxide layer are at least partially filled with the sol-gel-based material of the seal or with fluorine-free polymer. This also seals cross connections between vertical pores, ie the branches arranged horizontally to the layer. This achieves an even shorter running-in time than with the known sliding layers.
  • the polymer-based seal is fluorine-free.
  • Fluorine-free describes materials that essentially contain no fluorine. This means that fluorine-containing compounds may be present in the form of impurities or other additives, but these do not significantly change the basic properties of the seal, i.e. the improvement in corrosion protection.
  • the present invention relates to a method for coating a pump-active component of a pump.
  • the method according to the invention comprises the following steps: Step A) providing the pump-active component from a light metal workpiece with a porous oxide layer on a surface, Step B) exposing the pump-active component to a negative pressure, Step C) contacting the porous oxide layer with a solution comprising at least one, in particular fluorine-free, polymerizable sealing precursor and/or at least one sol-gel-based sealing precursor, wherein at least during one of the steps A) to C) a voltage is applied to the pump-active part.
  • the method according to the invention seals the porous oxide structure on the surface of a pump-active component and thus protects it from corrosion. Since a negative pressure is used in the method according to the invention, inclusions are removed from the pores of the oxide structure. This allows the sealing precursor to penetrate better and deeper into the pores. On the other hand, moisture is removed from the oxide layer, which reduces wear on the sealed oxide layer even further.
  • the light metal workpiece is in particular an aluminium workpiece, e.g. made of one of the aluminium alloys mentioned herein.
  • the present invention further relates to a pump with a pump-active component, which is obtainable by the method according to the invention.
  • the pump according to the invention is preferably a spiral or scroll pump, in particular a spiral or scroll vacuum pump, with conveying elements designed as spiral elements.
  • the sealed oxide layer is particularly preferably provided at least in a tip seal.
  • the seal is applied at least in regions to at least one of the spiral elements. designed conveying elements.
  • the present invention solves additional problems, such as shortening the run-in time while at the same time achieving low final pressures.
  • the pump according to the invention is a piston pump, in particular a piston vacuum pump.
  • the piston pump has at least one cylinder with an inner cylinder wall and a piston that can move in the cylinder.
  • the seal is applied at least in some areas to the inner cylinder wall and/or the piston. Similar to the embodiment of the scroll pump, the seal in the piston pump acts as a sliding layer for the pump-active components. The tightness and the running-in times are thereby shortened.
  • the pump according to the invention is a turbomolecular pump, wherein the seal is applied at least in some areas to rotor disks and/or stator disks.
  • electrolytic corrosion begins at the pores of the oxide layer. Since the pores of this oxide layer are sealed in the present invention, electrolytic oxidation cannot take place either. The improvement in corrosion resistance therefore improves the longevity of the turbomolecular pump according to this preferred embodiment of the invention.
  • the pump-active component is made of a light metal material.
  • the light metal material is preferably an aluminum alloy, although the present invention is not limited to this.
  • Aluminum alloys of the 4000 series, 5000 series and 6000 series have proven to be particularly suitable, with the aluminum alloys of the 6000 series being particularly preferred.
  • Exemplary representatives for Aluminium alloys of the 6000 series are AIMgSi1 (EN AW-6082) and AlMgSi0.5 (EN AW-6060).
  • the surface of the pump-active component has an oxide layer.
  • This oxide layer can be formed in different ways. Known methods for this include anodizing, for example.
  • the pump-active component is preferably made of one of the aforementioned aluminum alloys, which is provided with an oxide layer by anodizing in an acid electrolyte.
  • the acid electrolyte can be, for example, a sulfuric acid electrolyte or an oxalic acid electrolyte, whereby the electrolyte can also contain mixtures of these and other acids as well as other additives.
  • the layer thickness of the seal is preferably less than or equal to 5 ⁇ m, more preferably less than or equal to 3 ⁇ m, even more preferably less than or equal to 1 ⁇ m.
  • the layer thickness of the seal can be influenced in the production process according to the invention by varying the concentration and type of precursor compound, e.g. an acrylate salt and/or a derivative thereof, by the current intensity and by the duration of the treatment of the pump-active component. This layer thickness can be determined, for example, by means of electron microscope images.
  • the solution in step C) contains ions and/or ionic compounds.
  • these ions or ionic compounds can penetrate deep into the pores of the oxide layer in order to then provide the seal there. Due to the deep penetration into the pores, even deep horizontal branches of the porous oxide layer are sealed.
  • the solution of step C) contains at least one compound, i.e. a precursor compound for forming the seal, with functional groups from the families of organic anions, such as substituted acrylates and/or substituted acetates and/or substituted styrenes and/or substituted isocyanates and/or carboxyls and/or sulfonic acid and/or from the family of inorganic ions, such as silicates, aluminates. Substituted acrylates are particularly preferred.
  • the solution of step C) therefore particularly preferably comprises salts of acrylic acid and/or salts of acrylic acid derivatives.
  • the salts of acrylic acid and/or acrylic acid derivatives can be dissolved or dispersed in the solution of step C).
  • the present invention is not limited to acrylates and their derivatives.
  • the concentration of the compound having functional groups is preferably in the range of 1.0 to 25 wt.%, more preferably in the range of 3 to 20 wt.%, and even more preferably in the range of 5 to 15 wt.%.
  • the solution of step C) is preferably an aqueous solution, in particular an aqueous acrylate salt solution in the form of an ionogenic dispersion.
  • the voltage is preferably between 40 and 300 V, in particular between 50 and 150 V.
  • the current density in the process according to the invention is preferably in the range of 0.25 to 20 A/dm 2 , more preferably in the range of 0.5 to 15 A/dm 2 , still more preferably in the range of 1.0 to 10 A/dm 2 , most preferably in the range of 1.5 to 7.0 A/dm 2 .
  • the voltage to the pump-active component using a direct current.
  • the precursor compounds e.g. an acrylate salt and/or a derivative thereof, are deposited or precipitated within the pores so that the seal forms within the pores. This leads to deep impregnation, which also closes horizontal branches of the porous structure.
  • the pump-active component is heat-treated after completion of the electrochemical treatment.
  • the heat treatment is preferably carried out at a temperature in the range from 80 °C to 300 °C, in particular in the range from 100 to 230 °C.
  • the seal is formed from the precursors of the seal. Furthermore, due to the heat treatment, moisture in the porous layer of the pump-active component can be reduced, which has a beneficial effect on tribological wear.
  • the sealing precursor is precipitated in the pores during the electrochemical treatment.
  • the sealing precursors ie a brine
  • the sealing precursors first penetrate into the pores of the oxide layer. Precipitation then occurs simultaneously with the formation of the gel, ie the seal. Since the brine can penetrate very deeply into the pores, the sealing also occurs deep in the pores. This at least partially fills the pores and in particular seals horizontal branches.
  • the sealing precursor is polymerized in the pore.
  • the sealing precursor is present, for example, as a monomer or as a prepolymer and can penetrate deep into the pores of the oxide layer in the form of a solution or dispersion.
  • the polymerization increases the size of the monomers or prepolymers, so that they cause a seal within the pores and remain in the pores.
  • the solubility of the monomers or prepolymers can also change due to the polymerization, so that they precipitate in the pores and cause a deep seal, even of horizontal branches in the porous structure of the oxide layer.
  • step B) the pump-active component provided in step A) is exposed to a negative pressure, i.e. the negative pressure is applied after the porous oxide layer has been produced.
  • the porous oxide layer can also be produced under negative pressure.
  • the pump-active component is exposed to the further process without further drying after the oxide layer has been produced. If drying takes place after the oxide layer has been produced, e.g. by anodizing, the pores can be closed by natural oxidation, which impairs the quality of the seal. Therefore, after the oxide layer has been produced on the surface of the pump-active component, the further process is preferably carried out without further drying and/or storage.
  • the sealing is preferably carried out wet-on-wet, i.e. only with an optional rinsing between the production of the oxide layer, e.g. by anodizing, and the further process.
  • the method according to the invention is preferably part of the manufacture of a pump, in particular a vacuum pump, as described herein.
  • the pump according to the invention with a pump-active component that is obtainable by the method described herein is a pump with all the details that are also described herein independently of the method according to the invention for pumps.
  • the pump according to the invention can also be a turbomolecular pump (see the exemplary description based on the Fig. 21 to 25 ) or a piston pump (not shown in the figures).
  • the Fig.1 shows a vacuum pump designed as a scroll pump 20.
  • This comprises a first housing element 22 and a second housing element 24, the second housing element 24 having a pump-active structure, namely a spiral wall 26.
  • the second housing element 24 thus forms a fixed spiral component of the scroll pump 20.
  • the spiral wall 26 interacts with a spiral wall 28 of a movable spiral component 30, the movable spiral component 30 being eccentrically excited via an eccentric shaft 32 to generate a pumping effect.
  • a gas to be pumped is conveyed from an inlet 31, which is defined in the first housing element 22, to an outlet 33, which is defined in the second housing element 24.
  • the eccentric shaft 32 is driven by a motor 34 and supported by two roller bearings 36. It comprises an eccentric pin 38 arranged eccentrically to its axis of rotation, which transmits its eccentric deflection to the movable spiral component 30 via a further roller bearing 40.
  • the movable spiral component 30 also has a Fig.1 left-hand end of a bellows 42, the right-hand end of which is attached to the first housing element 22. The left-hand end of the bellows 42 follows the deflection of the movable spiral component 30.
  • the scroll pump 20 comprises a fan 44 for generating a cooling air flow.
  • An air guide hood 46 is provided for this cooling air flow, to which the fan 44 is also attached.
  • the air guide hood 46 and the housing elements 22 and 24 are shaped in such a way that the cooling air flow essentially flows around the entire pump housing and thus achieves good cooling performance.
  • the scroll pump 20 further comprises an electronics housing 48 in which a control device and power electronics components for driving the motor 34 are arranged.
  • the electronics housing 48 also forms a base for the pump 20. Between the electronics housing 48 and the first housing element 22, a channel 50 is visible through which an air flow generated by the fan 44 is guided along the first housing element 22 and also along the electronics housing 48, so that both are effectively cooled.
  • the electronics housing 48 is in Fig.2 It comprises several separate chambers 52. Electronic components can be encapsulated in these chambers 52 and are thus advantageously shielded.
  • the smallest possible amount of encapsulation material can be used when encapsulating the electronic components.
  • the encapsulation material can first be introduced into the chamber 52 and then the electronic component can be pressed in.
  • the chambers 52 can be designed so be designed so that different variants of the electronic components, in particular different assembly variants of a circuit board, can be arranged in the electronic housing 48 and/or can be encapsulated.
  • individual chambers 52 can also remain empty, i.e. have no electronic components. In this way, a so-called modular system for different pump types can be implemented in a simple manner.
  • the encapsulation material can in particular be designed to be heat-conducting and/or electrically insulating.
  • a number of walls or ribs 54 are formed on the rear side of the electronics housing 48, which define a number of channels 50 for conducting a cooling air flow.
  • the chambers 52 also enable particularly good heat dissipation from the electronic components arranged in them, in particular in conjunction with a heat-conducting potting material, and towards the ribs 54. The electronic components can thus be cooled particularly effectively and their service life is improved.
  • FIG.3 the scroll pump 20 is shown as a whole in perspective, but the air guide hood 46 is hidden so that the fixed spiral component 24 and the fan 44 in particular are visible.
  • the fixed spiral component 24 has a plurality of recesses 56 arranged in a star shape, each of which defines ribs 58 arranged between the recesses 56.
  • the cooling air flow generated by the fan 44 leads through the recesses 56 and past the ribs 58 and thus cools the fixed spiral component 24 particularly effectively.
  • the cooling air flow first flows around the fixed spiral component 24 and only then around the first housing element 22 or the electronics housing 48. This arrangement is particularly advantageous because the pump-active area of the pump 20 develops a lot of heat due to the compression during operation and is therefore primarily cooled here.
  • the pump 20 comprises a pressure sensor 60 integrated therein. This is arranged inside the air guide hood 46 and screwed into the fixed spiral component 24.
  • the pressure sensor 60 is connected to the electronics housing 48 and a control device arranged therein via a cable connection (only partially shown).
  • the pressure sensor 60 is integrated into the control of the scroll pump 20.
  • the motor 34 which is in Fig.1 visible, depending on a pressure measured by the pressure sensor 60.
  • the high vacuum pump can only be switched on if the pressure sensor 60 measures a sufficiently low pressure. In this way, the high vacuum pump can be protected from damage.
  • Fig.4 shows the pressure sensor 60 and its arrangement on the fixed spiral component 24 in a cross-sectional view.
  • a channel 62 is provided for the pressure sensor 60, which here opens into a non-pumping outdoor area between the spiral walls 26 and 28 of the fixed or movable spiral components 24 and 30.
  • the pressure sensor thus measures a suction pressure of the pump.
  • a pressure between the spiral walls 26 and 28 in a pumping active area can also be measured.
  • intermediate pressures can also be measured, for example.
  • the pressure sensor 60 allows, for example by determining a compression, in particular a detection of a state of wear of the pump-active components, in particular of a sealing element 64 also referred to as a tip seal.
  • the measured intake pressure can also be used to regulate the pump (including pump speed).
  • an intake pressure can be specified by software and an intake pressure can be set by varying the pump speed. It is also conceivable that, depending on the measured pressure, a pressure increase due to wear can be compensated by increasing the speed. This means that a tip seal change can be postponed or longer change intervals can be implemented.
  • the data from the pressure sensor 60 can therefore generally be used, for example, to determine wear, to control the pump in a given situation, for process control, etc.
  • the pressure sensor 60 can be provided optionally, for example. Instead of the pressure sensor 60, a blind plug can be provided for closing the channel 62. A pressure sensor 60 can then be retrofitted if necessary, for example. Particularly with regard to retrofitting, but also generally advantageous, it can be provided that the pressure sensor 60 is automatically recognized when connected to the control device of the pump 20.
  • the pressure sensor 60 is arranged in the cooling air flow of the fan 44. This also advantageously cools it. This also means that no special measures need to be taken to increase the temperature resistance of the pressure sensor 60 and, consequently, a cost-effective sensor can be used.
  • the pressure sensor 60 is arranged in particular in such a way that the external dimensions of the pump 20 are not increased by it and the pump 20 consequently remains compact.
  • the movable spiral component 30 is shown in different views.
  • the spiral structure of the spiral wall 28 is particularly clearly visible.
  • the spiral component 30 comprises a base plate 66 from which the spiral wall 28 extends.
  • a side of the base plate 66 facing away from the spiral wall 28 is in Fig.6 visible.
  • the base plate includes several Fastening recesses, for example for fastening the bearing 40 and the bellows 42, which are in Fig.1 are visible.
  • retaining projections 68 On the outside of the base plate 66, there are three retaining projections 68 that are spaced apart and evenly distributed over the circumference of the base plate 66.
  • the retaining projections 68 extend radially outwards.
  • the retaining projections 68 all have the same radial height.
  • a first intermediate section 70 of the circumference of the base plate 66 extends between two of the holding projections 68.
  • This first intermediate section 70 has a greater radial height than a second intermediate section 72 and than a third intermediate section 74.
  • the first intermediate section 70 is arranged opposite an outermost 120° section of the spiral wall 28.
  • the base plate 66 and the spiral wall 28 are preferably manufactured together from a solid material, i.e. the spiral wall 28 and the base plate 66 are formed as one piece.
  • the spiral component 30 can be clamped directly to the holding projections 68.
  • the Fig.6 shown side of the base plate 66 are machined, in particular the fastening recesses are made.
  • the spiral wall 28 can also be machined from the solid material within the scope of this clamping.
  • the spiral component 30 can be clamped, for example, with a clamping device 76 as shown in Fig.7
  • a clamping device 76 as shown in Fig.7
  • This has a hydraulic three-jaw chuck 78 for direct contact with the three retaining projections 68.
  • the clamping device 76 has a continuous recess 80, through which a tool access to the spiral component 30, in particular to the Fig.6 shown side thereof.
  • machining operations can be carried out from both sides during clamping, in particular at least a finishing machining of the spiral wall 28 and the introduction of fastening recesses.
  • the contour of the retaining projections 68 and the clamping pressure of the clamping device 76 are preferably selected so that no critical deformations of the spiral component 30 occur.
  • the three retaining projections 68 are preferably selected so that the external dimension, i.e. the maximum diameter of the spiral component 30, is not increased. This allows material to be saved on the one hand and machining volume to be saved on the other.
  • the retaining projections 68 are in particular designed and/or arranged at such an angular position that the screw connection of the corrugated bellows 42 is accessible.
  • the number of screw connection points of the corrugated bellows 42 is preferably not equal to the number of retaining projections 68 on the movable spiral component 30.
  • balancing weights 82 are attached to compensate for any imbalance of the excited system.
  • the area of the Fig.1 right-hand balance weight 82 is in Fig.8 shown enlarged.
  • the balancing weight 82 is screwed to the eccentric shaft 32.
  • FIG.9 A similar image section is in Fig.9 for another scroll pump, preferably of the same series as pump 20 of the Fig.1
  • the Fig.9 The underlying pump has different dimensions and therefore requires a different balancing weight 82.
  • the eccentric shafts 32, the balancing weights 82 and the housing elements 22 are dimensioned such that at the mounting position shown only one certain type of the two shown types of balancing weights 82 can be mounted on the eccentric shaft 32.
  • the balancing weights 82 are in the Fig. 8 and 9 together with certain dimensions of the installation space provided for it, in order to clarify that the balancing weight 82 of the Fig.9 cannot be mounted on the eccentric shaft 32 and vice versa. It is understood that the dimensions given are purely examples.
  • the balancing weight 82 of the Fig.8 is shorter in the corresponding direction, namely 9 mm long, so it can be installed without any problems.
  • the balance weight 82 of the Fig.9 has a longitudinal extension of 11 mm measured from the mounting hole.
  • the balancing weight 82 of the Fig.9 not on the eccentric shaft 32 of the Fig.8 cannot be mounted because the shaft shoulder 86 collides with the balance weight 82 during an attempted assembly or because the balance weight 82 of the Fig.9 not fully aligned with the eccentric shaft 82 of the Fig.8 Because the balance weight 82 of the Fig.9 in both dimensions is greater than the distance between mounting hole 84 and shaft shoulder 86 in Fig.8 , installation in the opposite direction is also prevented. In addition, the dimension of 21.3 mm of the balance weight 82 of the Fig.8 an inverted and consequently incorrect mounting orientation of the otherwise correct balancing weight 82.
  • the balancing weights 82 in particular a motor-side balancing weight 82, are generally designed in such a way that confusion of the balancing weight with those of other sizes is avoided during assembly and/or servicing.
  • the balancing weights are preferably attached using through-bolts. Similar balancing weights of different pump sizes are in particular designed in such a way that installation of the wrong balancing weight is prevented due to adjacent shoulders on the shaft, the positions of the thread and through-hole of the balancing weight and shoulders within the housing.
  • a gas ballast valve 90 of the scroll pump 20 is shown. This is also shown in the overall view of the pump 20 in Fig.3 visible and arranged on the fixed spiral component 24.
  • the gas ballast valve 90 comprises an actuating handle 92. This comprises a plastic body 94 and a base element 96, which is preferably made of stainless steel.
  • the base element 96 comprises a through-hole 98, which is provided on the one hand for connecting and introducing a ballast gas and on the other hand comprises a check valve 100.
  • the hole 98 is also closed in the illustrations by means of a plug 102.
  • a filter can also be provided, for example, wherein the ballast gas can preferably be air and enters the valve 90 directly via the filter.
  • the operating handle 92 is attached to a rotatable element 106 of the valve 90 by means of three fastening screws 104, which are arranged in a respective bore 108 and of which in the selected sectional view of the Fig. 11 only one is visible.
  • the rotatable element 106 is rotatably attached to the second housing element 24 by means of a fastening screw (not shown) which runs through a bore 110.
  • valve 90 To operate the valve 90, a torque applied manually to the operating handle 92 is transmitted to the rotatable element 106, thus rotating it.
  • the bore 98 thus comes into communication with the interior of the housing.
  • Three switching positions are provided for the valve 90, namely the Fig.10 shown, which is a locking position, and a position rotated to the right and to the left, in which the bore 98 is in communication with different areas of the interior of the housing.
  • the holes 108 and 110 are closed by a cover 112.
  • the sealing effect of the gas ballast valve 90 is based on axially pressed O-rings. When the valve 90 is actuated, a relative movement is exerted on the O-rings. If contaminants, such as particles, get onto the surface of an O-ring, this poses the risk of premature failure.
  • the cover 112 prevents contaminants and the like from penetrating the screws of the handle 92.
  • This cover 112 is attached via an interference fit of three centering elements. Specifically, the cover 112 has a plug-in pin (not shown) for each hole 108, with which the cover 112 is held in the holes 108.
  • the holes 108 and 110 and the fastening screws arranged therein are thus protected from contamination.
  • contamination can thus be prevented from entering the Valve mechanics can be effectively minimized and thus the service life of the valve can be improved.
  • the plastic handle with overmolded stainless steel base ensures good corrosion resistance while keeping manufacturing costs low. Furthermore, the plastic of the handle stays cooler due to the limited heat conduction and is therefore easier to use.
  • a speed control is preferably provided.
  • the fan is controlled by means of PWM depending on the power consumption and temperature of the power module, which is housed in the electronics housing 48, for example.
  • the speed is set in line with the power consumption. However, control is only permitted when the module temperature is above 50 °C. If the pump enters temperature ranges of possible derating (temperature-related power reduction), the max. fan speed is automatically controlled.
  • This control makes it possible to achieve a minimum noise level when the pump is cold, to ensure a low noise level at final pressure or at low load - corresponding to the pump noise, to achieve optimal cooling of the pump with a low noise level at the same time, and to ensure the maximum cooling capacity before a temperature-related power reduction.
  • the maximum fan speed can be adjusted, especially depending on the situation. For example, if a system has a high tolerance to water vapor, it may be useful to reduce the maximum fan speed.
  • FIG. 12 the movable spiral component 30 is partially and opposite Fig.5 enlarged.
  • a sectional view of the spiral component 30 along the Fig. 12 indicated line A:A is in Fig. 13 shown schematically and not to scale.
  • the spiral wall 28 has a groove 114 at its end facing away from the base plate 66 and facing a base plate of the fixed spiral component 24 (not shown here) for inserting a sealing element 64 (also not shown here), namely a so-called tip seal.
  • a sealing element 64 also not shown here
  • the arrangement in the operating state is shown, for example, in Fig.4 clearly visible.
  • a tip seal is provided which is in sliding contact with the sliding layer, ie the sealed oxide layer.
  • the groove 114 is delimited to the outside and to the inside by two opposite side walls, namely by an inner side wall 116 and an outer side wall 118.
  • the outer side wall 118 is thicker than the inner side wall 116 in the first spiral section 120 and thicker than both side walls 116 and 118 in another, second spiral section 122.
  • the first spiral section 120 extends from Fig. 12 indicated place to the outer end of the spiral wall 28, as is also the case in Fig.5 is indicated.
  • the first spiral section 120 extends here, for example, over approximately 163°.
  • the first spiral section 120 forms an outer end section of the spiral wall 28.
  • the first spiral section 120 is arranged at least partially, in particular completely, in a non-pumping area of the spiral wall 28.
  • the first spiral section 120 can at least substantially completely fill the non-pumping area of the spiral wall 28.
  • the first intermediate section 70 between two retaining projections 68 which has a greater radial height than other intermediate sections 72 and 74, the first spiral section 120 be arranged opposite one another. An imbalance introduced by the thicker side wall 118 can thus be compensated by the greater weight of the first intermediate section 70.
  • the moving spiral component should preferably have a low dead weight.
  • the spiral walls are therefore generally very thin. Furthermore, thinner walls result in smaller pump dimensions (significant outer diameter).
  • the side walls of the tip seal groove are therefore particularly thin.
  • the ratio of the tip seal wall thickness to the total spiral wall thickness is, for example, a maximum of 0.17.
  • the spiral wall tip is very sensitive to impacts during handling, such as during assembly or when changing the tip seal. Light impacts, e.g. during transport, can push the side wall of the groove inwards so that the tip seal can no longer be installed.
  • the groove has an asymmetrical wall thickness, in particular a local thickening of the spiral wall towards the outside.
  • This area is preferably not pump-active and can therefore be manufactured with a larger tolerance.
  • the one-sided thickening on the, particularly the last half turn significantly reduces damage.
  • it is preferably not necessary to thicken the spiral wall, since the wall is protected by protruding elements of the component.
  • the air guide hood 46 shown defines an air flow, as indicated by a dashed arrow 124.
  • the fan 44 is connected to a control device in the electronics housing 48 via a cable (not shown) which runs through the air guide hood 46, and via a plug connection.
  • This comprises a socket 126 and a plug 128.
  • the socket 126 is mounted on the electronics housing 48 and/or attached to a circuit board arranged in the electronics housing 48.
  • the socket 126 is also provided, for example, in the Fig.2 and 3 visible.
  • the connector 128 is connected to the fan 44 via the cable not shown.
  • the plug connection 126, 128 is separated from the air flow 124 by a partition 130.
  • the air flow 124 which may contain dust or similar contaminants, for example, is thus kept away from the plug connection 126, 128. This protects the plug connection 126, 128 itself on the one hand, and prevents contaminants from entering the electronics housing 48 through the opening provided for the socket 126 and reaching the control device and/or power electronics on the other.
  • the air guide hood 46 is in Fig. 14 shown separately and in perspective. Among other things, the partition wall 130 with the space defined behind it for the plug 128 is visible.
  • the partition wall 130 comprises a recess 132, designed here as a V-shaped notch, for passing a cable from the plug 128 to the fan 44.
  • the partition 130 ensures that the air drawn in does not reach the electronics via the opening in the connector 126, 128.
  • the fan cable is guided through the V-shaped notch 132 at the side through the partition 130.
  • the notch 132 has a lateral offset to the connector 126, 128, which creates a labyrinth effect and thus further reduces the leakage of cooling air to the connector 126, 128.
  • a partition 130 within the air guide hood 46 also improves the air flow into the channel 50 between the electronics housing 48 and the pump housing 22. There is less turbulence and back pressure for the fan 44.
  • the Fig. 15 shows a contact area between the first housing element 22 and the second housing element or fixed spiral component 24 in a schematic sectional view.
  • the second housing element 24 is partially inserted into the first housing element 22 with a transition fit 134.
  • a seal is provided by means of an O-ring 136.
  • the transition fit 134 also serves, for example, to center the second housing element 24 relative to the first housing element 22.
  • a forcing thread 138 is provided.
  • a second forcing thread can also be provided at least substantially radially opposite.
  • the fastening screws 142 provided for fastening the second housing element 24 to the first housing element 22 can be used for pressing, as shown for example in the Fig.1 and 3
  • the forcing thread 138 preferably has the same type of thread as the fastening thread provided for the fastening screws 142.
  • a countersink 140 is provided on the second housing element 22, which is associated with the forcing thread 138. If abrasion particles are discharged when the screw is screwed into the forcing thread 138, they collect in the recess 140. This prevents such abrasion particles from, for example, preventing the housing elements 22 and 24 from fully engaging one another.
  • the air guide hood 46 has at least one, in particular additional, Fig. 14 shown dome 144, which only allows the air guide hood 46 to be mounted when the screws used for forcing, in particular the fastening screws 142, have been removed again.
  • the air guide hood 46 with the dome 144 is designed in such a way that it would collide with a screw head of a forcing screw that might be screwed into the forcing thread 138, so that the air guide hood 46 could not be fully mounted.
  • the air guide hood 46 can only be mounted when the forcing screws are completely removed.
  • Fig. 16 shows a schematic detail of the spiral or scroll pump 20 according to the previous figures, in the area where the seal 150 touches the carrier 154 in the form of the base plate 66, which is provided with the sliding layer 152, i.e. the sealed oxide layer.
  • the arrangement of the spiral elements 26, 28 is such that the seal 150 is pressed against the carrier 154, in the form of the base plate 66.
  • the seal is pressed against the base plate via the pressure difference between both sides of the spiral elements 26, 28.
  • the seal 150 is connected to the spiral elements 26, 28 via an interface 151.
  • the oxide layer and the sealing of the sliding layer 152 are not shown separately, since the sealing has penetrated into the pores and defects in the oxide layer and closes them. An additional layer structure does not necessarily take place.
  • the preferably fluorine-free sealing not only promotes the dry lubrication properties of the sliding layer 152 and additionally reduces its wear, but also improves the gas-tightness of the sliding layer 152, which results in an improvement in the achievable final pressures and a shortening of the running-in time.
  • the supports 154, in the form of the base plate 66, and the spiral walls 26, 28 are each formed in one piece and consist of an aluminum alloy of the type AlMgSi.
  • the oxide layer of the sliding layer 152 is an aluminum oxide layer produced by anodic oxidation in a sulfuric acid electrolyte.
  • the sliding layer 152 is applied in particular to all surfaces of the spiral components 24, 30 facing the conveying chambers.
  • the seal 150 Tip Seals
  • the seal 150 is an acrylate-based fluorine-free polymer.
  • the pump according to the invention can have one or more of the features described above with reference to the Figures 1 to 16 described features, whereby any combination of these features can be realized in a pump according to the invention.
  • Fig. 17 is an electron micrograph of a cross-section showing an oxide layer 156 with a thickness of 39.08 ⁇ m, which is applied to a base plate 66.
  • the scale in Fig. 17 shows a length of 10 ⁇ m.
  • the oxide layer 156 has cracks 158 and defects 158, which impair the gas tightness.
  • a further enlarged view is shown in Fig. 18 where the pore structure as well as the defects connecting the pores are visible.
  • the scale in Fig. 18 shows a length of 200 nm.
  • the porous structure of the oxide layer 156 can also be seen from Fig. 19 which shows an electron microscopic view of the oxide layer of Fig. 17 and Fig.
  • FIG. 18 with the pores 160 appearing as dark, vertical stripes, and very small defects 158 can be seen as dark spots that connect neighboring pores 160.
  • the scale in Fig. 18 shows a length of 200 nm. Very small pores 160 as well as larger pores 160 as well as cracks 158 and their branches can be seen. In Figures 17 to 19, only a few pores and defects are marked with reference symbols.
  • the effect of the sliding layer of the pump according to the invention is based on the Fig. 20 shown graphs.
  • the time in hours is plotted on the abscissa axis (X-axis), and the pressure in hPa on the ordinate axis.
  • X-axis abscissa axis
  • hPa the pressure in hPa on the ordinate axis.
  • a negative pressure was generated using scroll vacuum pumps, and the development of the respective negative pressure was recorded over time.
  • Line C shows that a lower final pressure can be achieved with the fluorine-containing seal known from the prior art, but there is still the need for a certain running-in phase and the disadvantage of using fluorine-containing components which, due to their stability in nature, may not be ideal for environmental reasons.
  • the sealed conveying elements as used in line D i.e. in a pump according to the invention, enable a much lower final pressure than in line B (until the test is interrupted), whereby the vacuum achieved is stable, unlike in line A.
  • lines B and C a much longer running-in period is to be expected until the lower final pressures are reached.
  • the sealing according to the invention not only is an excellent final pressure achieved, but the run-in time is also significantly reduced. This illustrates the remarkable effects achieved by sealing the pore structure of the oxide layer in terms of short run-in times, low final pressures and high corrosion and wear resistance.
  • the pump according to the invention can also be a turbomolecular pump as described in the Fig. 21 to 25 is generally described.
  • the turbomolecular pump 111 shown comprises a pump inlet 115 surrounded by an inlet flange 113, to which a recipient (not shown) can be connected in a manner known per se.
  • the gas from the recipient can be sucked out of the recipient via the pump inlet 115 and conveyed through the pump to a pump outlet 117.
  • a backing pump such as a rotary vane pump, can be connected.
  • the inlet flange 113 forms the vacuum pump in the alignment according to Fig. 21 the upper end of the housing 119 of the vacuum pump 111.
  • the housing 119 comprises a lower part 121, on which an electronics housing 123 is arranged on the side. Electrical and/or electronic components of the vacuum pump 111 are housed in the electronics housing 123, e.g. for operating an electric motor 125 arranged in the vacuum pump (see also Fig. 23 ).
  • Several connections 127 for accessories are provided on the electronics housing 123.
  • a data interface 129 e.g. according to the RS485 standard, and a power supply connection 131 are arranged on the electronics housing 123.
  • turbomolecular pumps that do not have such an attached electronics housing, but are connected to external drive electronics.
  • a flood inlet 133 in particular in the form of a flood valve, is provided on the housing 119 of the turbomolecular pump 111, via which the vacuum pump 111 can be flooded.
  • a sealing gas connection 135, which is also referred to as a purge gas connection is also arranged, via which purge gas can be fed to protect the electric motor 125 (see e.g. Fig. 23 ) can be let into the motor compartment 137, in which the electric motor 125 is housed in the vacuum pump 111, before the gas delivered by the pump.
  • two coolant connections 139 are also arranged, one of the coolant connections being provided as an inlet and the other coolant connection as an outlet for coolant that can be fed into the vacuum pump for cooling purposes.
  • Other existing turbomolecular vacuum pumps (not shown) are operated exclusively with air cooling.
  • the lower side 141 of the vacuum pump can serve as a base so that the vacuum pump 111 can be operated standing on the underside 141.
  • the vacuum pump 111 can also be attached to a recipient via the inlet flange 113 and thus operated in a hanging position.
  • the vacuum pump 111 can be designed in such a way that it can also be put into operation when it is aligned in a different way than in Fig. 21 is shown. It is also possible to realize embodiments of the vacuum pump in which the underside 141 is not arranged facing downwards, but to the side or facing upwards. In principle, any angle is possible.
  • Mounting holes 147 are also arranged on the underside 141, via which the pump 111 can be attached to a support surface, for example. This is not possible with other existing turbomolecular vacuum pumps (not shown), which are in particular larger than the pump shown here.
  • a coolant line 148 is shown in which the coolant introduced and discharged via the coolant connections 139 can circulate.
  • the vacuum pump comprises several process gas pumping stages for conveying the process gas present at the pump inlet 115 to the pump outlet 117.
  • a rotor 149 is arranged in the housing 119 and has a rotor shaft 153 rotatable about a rotation axis 151.
  • the turbomolecular pump 111 comprises several turbomolecular pump stages connected in series with a pumping effect, with several radial rotor disks 155 attached to the rotor shaft 153 and stator disks 157 arranged between the rotor disks 155 and fixed in the housing 119.
  • a rotor disk 155 and an adjacent stator disk 157 each form a turbomolecular pump stage.
  • the stator disks 157 are held at a desired axial distance from one another by spacer rings 159.
  • the vacuum pump also comprises Holweck pump stages arranged one inside the other in the radial direction and connected in series to pump with one another. There are other turbomolecular vacuum pumps (not shown) that do not have Holweck pump stages.
  • the rotor of the Holweck pump stages comprises a rotor hub 161 arranged on the rotor shaft 153 and two cylinder-jacket-shaped Holweck rotor sleeves 163, 165 which are fastened to and supported by the rotor hub 161 and which are oriented coaxially to the rotation axis 151 and nested in one another in the radial direction. Furthermore, two cylinder-jacket-shaped Holweck stator sleeves 167, 169 are provided, which are also oriented coaxially to the rotation axis 151 and are nested in one another in the radial direction.
  • the pumping surfaces of the Holweck pump stages are formed by the shell surfaces, i.e. the radial inner and/or outer surfaces, of the Holweck rotor sleeves 163, 165 and the Holweck stator sleeves 167, 169.
  • the radial inner surface of the outer Holweck stator sleeve 167 lies opposite the radial outer surface of the outer Holweck rotor sleeve 163, forming a radial Holweck gap 171, and with this forms the first Holweck pumping stage following the turbomolecular pumps.
  • the radial inner surface of the outer Holweck rotor sleeve 163 lies opposite the radial outer surface of the inner Holweck stator sleeve 169, forming a radial Holweck gap 173, and with this forms a second Holweck pumping stage.
  • the radial inner surface of the inner Holweck stator sleeve 169 lies opposite the radial outer surface of the inner Holweck rotor sleeve 165, forming a radial Holweck gap 175, and with this forms the third Holweck pumping stage.
  • a radially extending channel can be provided at the lower end of the Holweck rotor sleeve 163, via which the radially outer Holweck gap 171 is connected to the middle Holweck gap 173.
  • a radially extending channel can be provided at the upper end of the inner Holweck stator sleeve 169, via which the middle Holweck gap 173 is connected to the radially inner Holweck gap 175.
  • a connecting channel 179 to the outlet 117 can also be provided at the lower end of the radially inner Holweck rotor sleeve 165.
  • the above-mentioned pump-active surfaces of the Holweck stator sleeves 167, 169 each have a plurality of Holweck grooves running spirally around the rotation axis 151 in the axial direction, while the opposite lateral surfaces of the Holweck rotor sleeves 163, 165 are smooth and propel the gas in the Holweck grooves for operating the vacuum pump 111.
  • a rolling bearing 181 is provided in the area of the pump outlet 117 and a permanent magnet bearing 183 is provided in the area of the pump inlet 115.
  • a conical spray nut 185 with an outer diameter that increases towards the roller bearing 181 is provided on the rotor shaft 153.
  • the spray nut 185 is in sliding contact with at least one scraper of a fluid reservoir.
  • a spray screw can be provided instead of a spray nut. Since different designs are thus possible, the term "spray tip" is also used in this context.
  • the operating fluid storage comprises several absorbent disks 187 stacked on top of each other, which are impregnated with an operating fluid for the rolling bearing 181, e.g. with a lubricant.
  • the operating fluid is transferred by capillary action from the operating fluid reservoir via the scraper to the rotating spray nut 185 and, as a result of the centrifugal force, is conveyed along the spray nut 185 in the direction of the increasing outer diameter of the spray nut 185 to the roller bearing 181, where it fulfills a lubricating function, for example.
  • the roller bearing 181 and the operating fluid reservoir are enclosed in the vacuum pump by a trough-shaped insert 189 and the bearing cover 145.
  • the permanent magnet bearing 183 comprises a rotor-side bearing half 191 and a stator-side bearing half 193, each of which comprises a ring stack of several permanent magnet rings 195, 197 stacked on top of one another in the axial direction.
  • the ring magnets 195, 197 lie opposite one another to form a radial bearing gap 199, with the rotor-side ring magnets 195 being arranged radially on the outside and the stator-side ring magnets 197 being arranged radially on the inside.
  • the magnetic field present in the bearing gap 199 causes magnetic repulsion forces between the ring magnets 195, 197, which cause a radial bearing of the rotor shaft 153.
  • the rotor-side ring magnets 195 are supported by a support section 201 of the rotor shaft 153, which surrounds the ring magnets 195 radially on the outside.
  • the stator-side ring magnets 197 are supported by a stator-side support section 203, which extends through the ring magnets 197 and is suspended from radial struts 205 of the housing 119.
  • the rotor-side ring magnets 195 are fixed parallel to the rotation axis 151 by a cover element 207 coupled to the support section 201.
  • the stator-side ring magnets 197 are fixed parallel to the rotation axis 151 in one direction by a fastening ring 209 connected to the carrier section 203 and a fastening ring 211 connected to the carrier section 203.
  • a disc spring 213 can also be provided between the fastening ring 211 and the ring magnets 197.
  • An emergency or safety bearing 215 is provided within the magnetic bearing, which runs idle without contact during normal operation of the vacuum pump 111 and only engages when there is an excessive radial deflection of the rotor 149 relative to the stator in order to form a radial stop for the rotor 149 so that a collision of the rotor-side structures with the stator-side structures is prevented.
  • the safety bearing 215 is designed as an unlubricated roller bearing and forms a radial gap with the rotor 149 and/or the stator, which causes the safety bearing 215 to be disengaged during normal pumping operation.
  • the radial deflection at which the safety bearing 215 engages is large enough so that the safety bearing 215 does not engage during 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 is prevented under all circumstances.
  • the vacuum pump 111 comprises the electric motor 125 for rotating the rotor 149.
  • the armature of the electric motor 125 is formed by the rotor 149, whose rotor shaft 153 extends through the motor stator 217.
  • a permanent magnet arrangement can be arranged radially on the outside or embedded in the section of the rotor shaft 153 extending through the motor stator 217.
  • the motor stator 217 is fixed in the housing within the motor compartment 137 provided for the electric motor 125.
  • a sealing gas which is also referred to as purge gas and which can be air or nitrogen, for example, can enter the motor compartment 137 via the sealing gas connection 135.
  • the electric motor 125 can be protected from process gas, e.g. from corrosive components of the process gas, via the sealing gas.
  • the motor compartment 137 can also be evacuated via the pump outlet 117, i.e. the vacuum pressure in the motor compartment 137 is at least approximately the vacuum pressure caused by the forevacuum pump connected to the pump outlet 117.
  • a so-called labyrinth seal 223, which is known per se, can be provided between the rotor hub 161 and a wall 221 delimiting the motor compartment 137, in particular in order to achieve a better sealing of the motor compartment 217 with respect to the Holweck pump stages located radially outside.
  • a pump-active component of a scroll vacuum pump made of an aluminum alloy (EN AW-6082) was first anodized to create an oxide layer on the surface of this component.
  • a sulfuric acid electrolyte at a bath temperature of 5 °C and a current density of 4 A/dm 2 was used for the anodization.
  • the component was exposed to a negative pressure in a vacuum cell in order to remove residues and impurities from the pores of the oxide layer.
  • the component was then treated with an aqueous 10 wt. % sodium acrylate solution under vacuum.
  • the vacuum is naturally selected so that the sodium acrylate solution does not boil.
  • the sodium acrylate is present as an ionogenic dispersion in the aqueous solution.
  • the component is polarized as an anode, with a direct voltage of 60 V and a current density of 2A/dm 2 applied.
  • the treatment time in this example was 5 minutes.
  • the current density (directed flow) discharges/deposits/precipitates the acrylate (particles)/ions in the pore and thus closes the pores of the oxide layer produced by anodization.
  • the sodium acrylate solution was then removed and the component was heat treated at 100 to 180 °C. This causes the acrylate to polymerize, permanently sealing the pores.
  • a film thickness of ⁇ 1 ⁇ m is formed on the surface.
  • significantly thicker films can be achieved, ie up to 5 ⁇ m are achievable.
  • a very low film thickness can also be achieved, ie the polymerization of the acrylate takes place essentially within the pores
  • the film thickness refers to an additional layer of sealant applied to the porous surface previously formed by anodizing.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere Vakuumpumpe, umfassend eine pumpaktive Komponente mit einer Beschichtung, wobei die Beschichtung eine, insbesondere durch anodische Oxidation in einem säurehaltigen Elektrolyten gebildete, Poren aufweisende Oxidschicht sowie eine fluorfreie Polymer-basierte und/oder Sol-Gel-basierte Versiegelung umfasst, und wobei die Poren der Oxidschicht zumindest teilweise von der Versiegelung bedeckt und/oder mit der Versiegelung imprägniert und/oder mit der Versiegelung gefüllt sind. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Versiegeln einer porösen Oxidschicht.The present invention relates to a pump, in particular a vacuum pump, comprising a pump-active component with a coating, wherein the coating comprises an oxide layer having pores, in particular formed by anodic oxidation in an acidic electrolyte, and a fluorine-free polymer-based and/or sol-gel-based seal, and wherein the pores of the oxide layer are at least partially covered by the seal and/or impregnated with the seal and/or filled with the seal. The present invention further relates to a method for sealing a porous oxide layer.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere Vakuumpumpe, die beispielsweise zumindest zwei relativ zueinander bewegliche Förderelemente, mindestens eine auf einem der beiden Förderelemente angeordnete Dichtung umfasst. Erfindungsgemäß ist eine zumindest bereichsweise auf insbesondere wenigstens eines der Förderelemente aufgebrachte Versiegelung vorgesehen. Zudem betrifft die Erfindung die Verwendung von mit einer Versiegelung versehenen Bauteilen und mindestens einer Dichtung zur Herstellung von Pumpen, insbesondere Vakuumpumpen als auch ein Verfahren zur Herstellung einer Versiegelung.The present invention relates to a pump, in particular a vacuum pump, which comprises, for example, at least two conveying elements that are movable relative to one another, at least one seal arranged on one of the two conveying elements. According to the invention, a seal is provided that is applied at least in some areas to at least one of the conveying elements. In addition, the invention relates to the use of components provided with a seal and at least one seal for producing pumps, in particular vacuum pumps, and also to a method for producing a seal.

Zur Abdichtung eines Förderraumes von Pumpen, insbesondere Vakuumpumpen, können generell Fluide wie Fette oder Öle herangezogen werden. Eine Kolbenpumpe beispielsweise weist grundsätzlich einen Spalt zwischen dem Förderraum und dem Kolben auf. Dieser Spalt wird bei einer fluidgedichteten bzw. -geschmierten Ausführung während des Betriebs der Pumpe von einem Fluid, meist Öl oder Fett, gefüllt, wobei das Fluid als Dichtung zwischen dem Kolben und dem Förderraum wirkt. Weiterhin können Fehlstellen in der Oberflächenstruktur (Risse, Löcher, Poren, etc). spaltwirksam sein. Insbesondere weisen einige Beschichtungen (Lacke, Eloxalschichten, etc.) Fehlstellen auf. Nachteilig bei derartigen Pumpen ist, dass die mit der Pumpe geförderten Medien wie Gase oder Dämpfe mit den als Dichtung eingesetzten Fluiden reagieren können, was insbesondere die Dichtwirkung herabsetzen kann. Ein weiteres Problem besteht insbesondere bei Vakuumpumpen in einer Verunreinigung des Rezipienten durch die eingesetzten Fluide.Fluids such as grease or oil can generally be used to seal the delivery chamber of pumps, particularly vacuum pumps. A piston pump, for example, always has a gap between the delivery chamber and the piston. In a fluid-sealed or fluid-lubricated version, this gap is filled by a fluid, usually oil or grease, during operation of the pump, with the fluid acting as a seal between the piston and the delivery chamber. Furthermore, defects in the surface structure (cracks, holes, pores, etc.) can have a gap-forming effect. In particular, some coatings (paints, anodized layers, etc.) have defects. A disadvantage of such pumps is that the media conveyed by the pump, such as gases or vapors, can react with the fluids used as a seal, which can in particular reduce the sealing effect. Another problem, particularly with vacuum pumps, is contamination of the recipient by the fluids used.

Aus diesem Grund werden vor allem für Vakuumpumpen sogenannte trockene Lösungen bevorzugt, bei denen die geförderten Medien nicht mit Fluiden in Kontakt kommen. Hierbei werden grundsätzlich gleitende oder schleifende Dichtungen aus chemisch beständigen Materialien, üblicherweise Kunststoffe, eingesetzt. Bei einer Kolbenpumpe beispielsweise werden derartige Dichtungen in der Regel am Kolben angeordnet. Während des Betriebes schleift die Dichtung an einer Innenwand eines Zylinders, um den resultierenden Förderraum möglichst hermetisch abzudichten. Ein anderes Beispiel einer üblicherweise ebenfalls trocken, d.h. ohne fluide Schmiermittel, betriebenen Pumpe ist eine Scroll- oder Spiralpumpe. Scrollpumpen weisen sichelförmige Schöpfräume auf, die durch einen im Querschnitt spiralförmigen Rotor im Eingriff mit einem gleichartigen spiralförmigen Stator gebildet werden, wobei der Rotor durch einen exzentrischen Antrieb in eine orbitierende Bewegung versetzt wird. Zur Abdichtung der Förderräume sind an den Spiralstirnseiten jeweils Dichtungen vorgesehen, wobei die stirnseitige Dichtung des Rotors gegen den Stator schleift und umgekehrt.For this reason, so-called dry solutions are preferred, especially for vacuum pumps, in which the media being pumped do not come into contact with fluids. In principle, sliding or sliding seals made of chemically resistant materials, usually plastics, are used. In a piston pump, for example, such seals are usually arranged on the piston. During operation, the seal rubs against an inner wall of a cylinder in order to seal the resulting pumping chamber as hermetically as possible. Another example of a pump that is also usually operated dry, i.e. without fluid lubricants, is a scroll or spiral pump. Scroll pumps have sickle-shaped pumping chambers that are formed by a rotor with a spiral cross-section in engagement with a similar spiral stator, with the rotor being set in an orbiting movement by an eccentric drive. To seal the pumping chambers, seals are provided on the front sides of the spiral, with the front seal of the rotor rubbing against the stator and vice versa.

Nachteilig bei derartigen gleitenden oder schleifenden Dichtungen ist, dass diese in der Regel, bedingt durch die ständige Gleitreibung, einem sehr starken Verschleiß unterliegen und oft nur eine begrenzte Lebensdauer aufweisen. Insbesondere kann es im Schöpfraum nach einiger Betriebszeit zu einem Abrieb der Dichtungen in Form von Staub kommen. Mit zunehmendem Verschleiß nimmt die Dichtwirkung der schleifenden Dichtung ab, wodurch sich der erreichbare Enddruck verschlechtert.The disadvantage of such sliding or grinding seals is that they are usually subject to very heavy wear due to the constant sliding friction and often have only a limited service life. In particular, after a certain period of operation, the seals in the pump chamber can become abrasive in the form of dust. As wear increases, the sealing effect of the grinding seal decreases, which reduces the achievable final pressure.

Zur Verringerung des Verschleißes können Gleit- bzw. Schutzschichten vorgesehen sein, wie sie zum Beispiel in EP 3 153 706 A1 beschrieben sind. Derartige Versiegelungen können eine durch anodische Oxidation in einem säurehaltigen, insbesondere Oxalsäure, Schwefelsäure oder Gemischen daraus, enthaltenden Elektrolyten gebildete Oxidschicht umfassen. Diese Versiegelungen/Schutzschichten erhöhen darüber hinaus die Korrosions- und Verschleißbeständigkeit des Grundmaterials.To reduce wear, sliding or protective layers can be provided, such as those used in EP 3 153 706 A1 Such seals can comprise an oxide layer formed by anodic oxidation in an acidic electrolyte, in particular containing oxalic acid, sulphuric acid or mixtures thereof. These seals/protective layers also increase the corrosion and wear resistance of the base material.

Zwischen den sichelförmigen Schöpfräumen befinden sich sehr enge Spalte (wenige 0,01 mm). Im Falle eines Kontaktes beider schöpfraumbildenden Bauteile oder eingedrungener Festkörper sorgt die harte Gleit- und Schutzschicht für eine längere Lebensdauer des Grundmaterials. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass derartige Oxidschichten aufgrund ihrer porösen Struktur erforderliche Enddrücke und Gasdichtigkeiten nicht bzw. erst nach längerer Laufzeit (sogenannte Einlaufzeit) erreichen lassen. Versuche haben zwar gezeigt, dass insbesondere bei neu beschichteten Bauteilen durch einen Ausheizprozess der beschichteten Bauteile verringerte Einlaufzeiten bzw. verbesserte Enddrücke erreicht werden können, jedoch besteht weiterhin Verbesserungsbedarf hinsichtlich der erzielbaren Enddrücke sowie einer Verringerung der Einlaufzeiten.There are very narrow gaps (a few 0.01 mm) between the crescent-shaped scoop chambers. In the event of contact between the two components forming the scoop chamber or solid bodies penetrating the chamber, the hard sliding and protective layer ensures a longer service life for the base material. However, it has been found that such oxide layers, due to their porous structure, cannot achieve the required final pressures and gas tightness, or can only achieve them after a longer period of time (so-called running-in period). Tests have shown that, particularly with newly coated components, a heating process for the coated components can achieve reduced running-in periods or improved final pressures, but there is still a need for improvement in terms of the achievable final pressures and a reduction in running-in periods.

Eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit ist nicht nur bei Kolbenpumpen und Scrollpumpen erforderlich, sondern auch bei Turbomolekularpumpen. Turbomolekularpumpen sind Vakuumpumpen, welche einen um eine Rotationsachse der Rotorwelle drehenden Rotor aufweisen. Pumpaktive Komponenten können aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, gebildet sein, dass zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit mit einer Oxidschicht versehen sind, ähnlich wie oben für die oben genannten Gleit- bzw. Schutzschichten, wie sie Beispielsweise in EP 3 153 706 A1 beschrieben sind.Increased corrosion resistance is not only required for piston pumps and scroll pumps, but also for turbomolecular pumps. Turbomolecular pumps are vacuum pumps that have a rotor that rotates around a rotational axis of the rotor shaft. Pump-active components can be made of a light metal, especially aluminum, that is provided with an oxide layer to increase corrosion resistance, similar to the above-mentioned sliding or protective layers, such as those used in EP 3 153 706 A1 are described.

Im Betrieb kommen die pumpaktiven Komponenten in Kontakt mit dem gepumpten Medium, welches korrosive Wirkung auf die pumpaktive Komponenten haben kann. Es kann dann zu einer elektrolytischen Korrosion kommen, die bei mit einer porösen Oxidschicht versehenen Bauteilen an den Poren beginnt.During operation, the pump-active components come into contact with the pumped medium, which can have a corrosive effect on the pump-active components. This can then lead to electrolytic corrosion, which begins at the pores of components with a porous oxide layer.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Pumpen mit verbessertem Korrosionsschutz bereitzustellen.It is therefore an object of the present invention to provide pumps with improved corrosion protection.

Diese Aufgabe wird durch eine Pumpe sowie durch ein Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.This object is achieved by a pump and by a method according to the independent claims.

Bei der erfindungsgemäßen Pumpe handelt es sich vorzugsweise um eine Vakuumpumpe. Die Pumpe umfasst eine pumpaktive Komponente mit einer Beschichtung, wobei die Beschichtung eine Poren aufweisende Oxidschicht sowie eine fluorfreie Polymer-basierte und/oder Sol-Gel-basierte Versiegelung umfasst, und wobei die Poren der Oxidschicht zumindest teilweise von der Versiegelung bedeckt und/oder mit der Versiegelung imprägniert und/oder mit der Versiegelung gefüllt sind.The pump according to the invention is preferably a vacuum pump. The pump comprises a pump-active component with a coating, wherein the coating comprises a porous oxide layer and a fluorine-free polymer-based and/or sol-gel-based seal, and wherein the pores of the oxide layer are at least partially covered by the seal and/or impregnated with the seal and/or filled with the seal.

Es hat sich herausgestellt, dass bei einer erfindungsgemäßen Pumpe die pumpaktive Komponente aufgrund der Versiegelung vor Korrosion geschützt ist. Insbesondere die elektrolytische Korrosion, die typischerweise an den Poren beginnt, ist mit der erfindungsgemäßen Versiegelung effektiv unterbunden. Aufgrund der Versiegelung ist dieser Korrosionsschutz für unterschiedliche Pumpenarten, wie beispielsweise Scrollpumpen, Turbomolekularpumpen oder Kolbenpumpen gegeben.It has been found that in a pump according to the invention, the pump-active component is protected from corrosion due to the sealing. In particular, electrolytic corrosion, which typically begins at the pores, is effectively prevented with the sealing according to the invention. Due to the sealing, this corrosion protection is provided for different types of pumps, such as scroll pumps, turbomolecular pumps or piston pumps.

Zudem löst die Versiegelung weitere Aufgaben. Bei Scroll- und Kolbenpumpen wirkt die Versiegelung auch als Gleitschicht, sodass zwei Funktionen erfüllt werden: 1) Gleitschicht/Optimierung des tribologischen Systems. 2) Schutzschicht; Schutz des Grundmaterials vor Beschädigungen, Verschleiß und Korrosion. Versuche haben gezeigt, dass ohne eine harte Oberflächenbeschichtung insbesondere an Scrollpumpen das Grundmaterial innerhalb kürzester Zeit beschädigt werden kann.The seal also performs other tasks. In scroll and piston pumps, the seal also acts as a sliding layer, so that two functions are fulfilled: 1) Sliding layer/optimization of the tribological system. 2) Protective layer; protection of the base material from damage, wear and corrosion. Tests have shown that without a hard surface coating, especially on scroll pumps, the base material can be damaged within a very short time.

Die Oxidschicht ist vorzugsweise durch anodische Oxidation gebildet, insbesondere in einem säurehaltigen Elektrolyten. Vorzugsweise weist der Elektrolyt Oxalsäure und/oder Schwefelsäure auf, wobei Schwefelsäure noch weiter bevorzugt ist. Bei der Oxidschicht handelt es sich vorzugsweise um ein Eloxal, das durch eine elektrolytische Oxidation von Aluminium gebildet wurde. Diese Oxidschicht kann die oben genannten multifunktionalen Eigenschaften hinsichtlich Gleit- und Schutzwirkung aufweisen, sofern die Versiegelung, wie hierin beschrieben, darauf aufgebracht ist.The oxide layer is preferably formed by anodic oxidation, in particular in an acidic electrolyte. The electrolyte preferably contains oxalic acid and/or sulfuric acid, with sulfuric acid being even more preferred. The oxide layer is preferably an anodized aluminum formed by electrolytic oxidation of aluminum. This oxide layer can have the above-mentioned multifunctional properties with regard to sliding and protective effects, provided that the sealant as described herein is applied thereto.

Es hat sich herausgestellt, dass eine erfindungsgemäße Pumpe mit einer Gleitschicht, die eine Oxidschicht und eine Versiegelung, z.B. in Form einer fluorfreien Polymer-Imprägnierung und/oder oder Sol-Gel-Imprägnierung, umfasst, niedrigere Enddrücke ermöglicht, als Gleitschichten, wie sie beispielsweise in EP 3 153 706 A1 oder in EP 3 940 234 A2 beschrieben sind. Die für den Verschleißschutz aufgebrachten harte Oxidschichten weisen Poren, Fehlstellen und thermisch verursachte Risse auf. Die Poren sind hauptsächlich senkrecht zur Schicht angeordnet, wobei es auch innerhalb der Schicht einige horizontal zur Schicht angeordnete Verästelungen gibt, welche die senkrechten Poren miteinander verbinden. Neben den Poren weisen derartige harte Oxidschichten weitere Fehlstellen, z. B. in Form von Einschlüssen und Rissen auf. Fehlstellen und Poren stellen mikroskopische Kanäle dar, durch die Gase strömen können. Weiterhin können aus diesen Stellen Stoffe, z. B. Wasser, ausgasen. Hierdurch wird die Gasdichtigkeit verringert, was sich unerwünscht auf die erzielbaren Enddrücke auswirkt. Dies bedeutet, dass, insbesondere bei Scrollpumpen, die die erforderlichen Enddrücke und Gasdichtigkeiten nicht bzw. erst nach längerer Laufzeit erreichbar sind. Während des sogenannten Einlaufprozesses werden Poren und Fehlstellen weitestgehend an relevanten Stellen durch den Verschleiß der Dichtung geschlossen. Weiterhin findet eine Ausgasung der eingeschlossenen Medien, z. B. Beschichtungsrückstände, statt. Es hat sich herausgestellt, dass sich durch die Versiegelung die erforderlichen Enddrücke noch schneller erreichen lassen, wobei gleichzeitig ein hoher Verschleißschutz beibehalten wird. Dies lässt sich mutmaßlich damit erklären, dass bei der erfindungsgemäßen Pumpe in der Oxidschicht enthaltene Poren durch die Versiegelung verschlossen sind und ein Gasfluss innerhalb der versiegelten Schicht, z.B. der Gleitschicht, oder ein Ausgasen daraus unterbunden oder zumindest verringert ist. Im Vergleich mit den Versiegelungen bzw. Gleitschichten aus dem oben genannten Stand der Technik, wird vermutet, dass bei der erfindungsgemäßen Pumpe die Poren der Oxidschicht mit dem Sol-Gel-basierten Material der Versiegelung bzw. mit fluorfreiem Polymer, zumindest teilweise gefüllt sind. Hierdurch werden auch Querverbindungen zwischen senkrechten Poren, d.h. die horizontal zur Schicht angeordneten Verästelungen, abgedichtet. Dadurch wird eine noch kürzere Einlaufzeit erreicht, als mit den bekannten Gleitschichten.It has been found that a pump according to the invention with a sliding layer comprising an oxide layer and a seal, e.g. in the form of a fluorine-free polymer impregnation and/or sol-gel impregnation, enables lower final pressures than sliding layers, such as those used in EP 3 153 706 A1 or in EP 3 940 234 A2 The hard oxide layers applied for wear protection have pores, defects and thermally induced cracks. The pores are mainly arranged perpendicular to the layer, although there are also some branches within the layer that are arranged horizontally to the layer and connect the vertical pores to one another. In addition to the pores, such hard oxide layers have other defects, e.g. in the form of inclusions and cracks. Defects and pores represent microscopic channels through which gases can flow. Furthermore, substances such as water can outgas from these areas. This reduces the gas tightness, which has an undesirable effect on the achievable final pressures. This means that, particularly with scroll pumps, the required final pressures and gas tightness cannot be achieved or can only be achieved after a long period of operation. During the so-called running-in process, pores and defects are largely closed at relevant points by the wear of the seal. Furthermore, the enclosed media, e.g. coating residues, outgas. It has been found that the sealing allows the required final pressures to be reached even faster, while at the same time ensuring a high Wear protection is maintained. This can presumably be explained by the fact that in the pump according to the invention, pores contained in the oxide layer are closed by the seal and gas flow within the sealed layer, e.g. the sliding layer, or outgassing from it is prevented or at least reduced. In comparison with the seals or sliding layers from the above-mentioned prior art, it is presumed that in the pump according to the invention the pores of the oxide layer are at least partially filled with the sol-gel-based material of the seal or with fluorine-free polymer. This also seals cross connections between vertical pores, ie the branches arranged horizontally to the layer. This achieves an even shorter running-in time than with the known sliding layers.

Im Gegensatz zum Stand der Technik, wie in EP 3 153 706 A1 oder in EP 3 940 234 A2 beschrieben, ist die Polymer-basierte Versiegelung fluorfrei. Mit "fluorfrei" sind hierin Materialien beschrieben, die im Wesentlichen kein Fluor enthalten. Dies bedeutet, dass Fluorhaltige Verbindungen zwar in Form von Verunreinigungen oder anderen Zusätzen enthalten sein können, diese jedoch die Grundsätzlichen Eigenschaften der Versiegelung, d.h. die Verbesserung des Korrosionsschutzes, nicht wesentlich verändern. Vorzugsweise bezeichnet "fluorfrei" hierin einen Fluorgehalt von kleiner gleich 100 ppm (= 100 µg/g). Der Fluorgehalt lässt sich beispielsweise mittels Röntgenfluoreszenz-Messungen bestimmen.In contrast to the state of the art, as in EP 3 153 706 A1 or in EP 3 940 234 A2 described, the polymer-based seal is fluorine-free. "Fluorine-free" describes materials that essentially contain no fluorine. This means that fluorine-containing compounds may be present in the form of impurities or other additives, but these do not significantly change the basic properties of the seal, i.e. the improvement in corrosion protection. Preferably, "fluorine-free" refers to a fluorine content of less than or equal to 100 ppm (= 100 µg/g). The fluorine content can be determined, for example, using X-ray fluorescence measurements.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Beschichten einer pumpaktiven Komponente einer Pumpe. Das erfindungsgemäße Verfahren umfassend die folgenden Schritte: Schritt A) Bereitstellen der pumpaktiven Komponente aus einem Leichtmetallwerkstück mit einer porösen Oxidschicht auf einer Oberfläche, Schritt B) die pumpaktive Komponente einem Unterdruck Aussetzen, Schritt C) Kontaktieren der porösen Oxidschicht mit einer Lösung, umfassend zumindest einen, insbesondere fluorfreien, polymerisierbaren Versiegelungsvorläufer und/oder zumindest einen Sol-Gel-basierten Versiegelungsvorläufer, wobei zumindest während einem der Schritte A) bis C) an dem pumpaktiven Teil eine Spannung angelegt ist.Furthermore, the present invention relates to a method for coating a pump-active component of a pump. The method according to the invention comprises the following steps: Step A) providing the pump-active component from a light metal workpiece with a porous oxide layer on a surface, Step B) exposing the pump-active component to a negative pressure, Step C) contacting the porous oxide layer with a solution comprising at least one, in particular fluorine-free, polymerizable sealing precursor and/or at least one sol-gel-based sealing precursor, wherein at least during one of the steps A) to C) a voltage is applied to the pump-active part.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die poröse Oxidstruktur auf der Oberfläche einer pumpaktiven Komponente versiegelt und dadurch vor Korrosion geschützt. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Unterdruck angewendet wird, werden Einschlüsse aus den Poren der Oxidstruktur entfernt. Hierdurch kann einerseits der Versiegelungsvorläufer besser und tiefer in die Poren eindringen. Andererseits wird Feuchtigkeit aus der Oxidschicht entfernt, wodurch der Verschleiß der versiegelten Oxidschicht noch geringer ausfällt.The method according to the invention seals the porous oxide structure on the surface of a pump-active component and thus protects it from corrosion. Since a negative pressure is used in the method according to the invention, inclusions are removed from the pores of the oxide structure. This allows the sealing precursor to penetrate better and deeper into the pores. On the other hand, moisture is removed from the oxide layer, which reduces wear on the sealed oxide layer even further.

Das Leichtmetallwerkstück ist insbesondere ein Aluminiumwerkstück, z.B. aus einer der hierin genannten Aluminiumlegierungen.The light metal workpiece is in particular an aluminium workpiece, e.g. made of one of the aluminium alloys mentioned herein.

Durch das Anlegen einer Spannung findet ein Transport der Versiegelungsvorläufer in die Poren der Oxidschicht statt, sodass eine sehr tiefe Durchdringung der Poren mit der Versiegelung erzielt wird. Es wird angenommen, dass aufgrund dieser Durchdringung sowohl horizontale Poren als auch vertikale Verästelungen durch das erfindungsgemäße Verfahren versiegelt werden. Die erzielbaren Enddrücke und die erforderlichen Einlaufzeiten fallen dadurch sehr niedrig aus.By applying a voltage, the sealing precursors are transported into the pores of the oxide layer, so that the pores are very deeply penetrated by the seal. It is assumed that due to this penetration, both horizontal pores and vertical branches are sealed by the method according to the invention. The achievable final pressures and the required run-in times are therefore very low.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Pumpe mit einer pumpaktiven Komponente, welche durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich ist.The present invention further relates to a pump with a pump-active component, which is obtainable by the method according to the invention.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Pumpe vorzugsweise um eine Spiral- oder Scrollpumpe, insbesondere um eine Spiral- oder Scrollvakuumpumpe, mit als Spiralelemente ausgebildeten Förderelementen. Besonders bevorzugt ist die Versiegelte Oxidschicht zumindest bei einem Tip Seal vorgesehen. Hierbei ist die Versiegelung zumindest bereichsweise auf zumindest eines der als Spiralelemente ausgebildeten Förderelemente aufgebracht. Bei Spiral- oder Scrollpumpen löst die vorliegende Erfindung zusätzliche Aufgaben, wie einer Verkürzung der Einlaufzeit bei gleichzeitig niedrigen erzielbaren Enddrücken.According to a preferred embodiment of the present invention, the pump according to the invention is preferably a spiral or scroll pump, in particular a spiral or scroll vacuum pump, with conveying elements designed as spiral elements. The sealed oxide layer is particularly preferably provided at least in a tip seal. In this case, the seal is applied at least in regions to at least one of the spiral elements. designed conveying elements. In the case of spiral or scroll pumps, the present invention solves additional problems, such as shortening the run-in time while at the same time achieving low final pressures.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Pumpe um eine Kolbenpumpe, insbesondere um eine Kolbenvakuumpumpe. Die Kolbenpumpe weist zumindest einen Zylinder mit einer Zylinderinnenwand und einem in dem Zylinder bewegbaren Kolben auf. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Versiegelung zumindest bereichsweise auf die Zylinderinnenwand und/oder den Kolben aufgebracht. Ähnlich wie bei der Ausführungsform der Scrollpumpe wirkt bei der Kolbenpumpe die Versiegelung als Gleitschicht der pumpaktiven Komponenten. Die Dichtigkeit und die Einlaufzeiten werden dadurch verkürzt.According to an alternative embodiment, the pump according to the invention is a piston pump, in particular a piston vacuum pump. The piston pump has at least one cylinder with an inner cylinder wall and a piston that can move in the cylinder. In this embodiment of the invention, the seal is applied at least in some areas to the inner cylinder wall and/or the piston. Similar to the embodiment of the scroll pump, the seal in the piston pump acts as a sliding layer for the pump-active components. The tightness and the running-in times are thereby shortened.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Pumpe um eine Turbomolekularpumpe, wobei die Versiegelung zumindest bereichsweise auf Rotorscheiben und/oder Statorscheiben aufgebracht ist. Bei herkömmlichen porösen Oxidschichten auf pumpaktiven Komponenten beginnt eine elektrolytische Korrosion an den Poren der Oxidschicht. Da bei der vorliegenden Erfindung die Poren dieser Oxidschicht versiegelt sind, kann auch die elektrolytische Oxidation nicht stattfinden. Die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit verbessert daher die Langlebigkeit der Turbomolekularpumpe gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.According to a further preferred embodiment, the pump according to the invention is a turbomolecular pump, wherein the seal is applied at least in some areas to rotor disks and/or stator disks. In conventional porous oxide layers on pump-active components, electrolytic corrosion begins at the pores of the oxide layer. Since the pores of this oxide layer are sealed in the present invention, electrolytic oxidation cannot take place either. The improvement in corrosion resistance therefore improves the longevity of the turbomolecular pump according to this preferred embodiment of the invention.

Vorzugsweise ist die pumpaktive Komponente aus einem Leichtmetallwerkstoff gebildet. Bei dem Leichtmetallwerkstoff handelt es sich vorzugsweise um eine Aluminiumlegierung, wobei die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Als besonders geeignet haben sich Aluminiumlegierungen der 4000er Serie, 5000er Serie und der 6000er Serie herausgestellt, wobei die Aluminiumlegierungen der 6000er Serie besonders bevorzugt sind. Beispielhafte Vertreter für Aluminiumlegierungen der 6000er Serie sind AIMgSi1 (EN AW-6082) sowie AlMgSi0,5 (EN AW-6060).Preferably, the pump-active component is made of a light metal material. The light metal material is preferably an aluminum alloy, although the present invention is not limited to this. Aluminum alloys of the 4000 series, 5000 series and 6000 series have proven to be particularly suitable, with the aluminum alloys of the 6000 series being particularly preferred. Exemplary representatives for Aluminium alloys of the 6000 series are AIMgSi1 (EN AW-6082) and AlMgSi0.5 (EN AW-6060).

Die Oberfläche der pumpaktiven Komponente weist eine Oxidschicht auf. Diese Oxidschicht kann auf unterschiedliche Weise gebildet werden. Bekannte Verfahren hierfür sind beispielsweise das Anodisieren. Bei der vorliegenden Erfindung ist die pumpative Komponenten vorzugsweise aus einer der zuvor genannten Aluminiumlegierungen gebildet, die durch Anodisieren in einem Säureelektrolyt, mit einer Oxidschicht versehen ist. Der Säureelektrolyt kann beispielsweise eine Schwefelsäureelektrolyt oder ein Oxalsäureelektrolyt sein, wobei der Elektrolyt auch Mischungen aus diesen und anderen Säuren sowie andere Zusätze enthalten kann.The surface of the pump-active component has an oxide layer. This oxide layer can be formed in different ways. Known methods for this include anodizing, for example. In the present invention, the pump-active component is preferably made of one of the aforementioned aluminum alloys, which is provided with an oxide layer by anodizing in an acid electrolyte. The acid electrolyte can be, for example, a sulfuric acid electrolyte or an oxalic acid electrolyte, whereby the electrolyte can also contain mixtures of these and other acids as well as other additives.

Bei der erfindungsgemäßen Pumpe beträgt eine Schichtdicke der Versiegelung vorzugsweise kleiner gleich 5 µm, bevorzugter kleiner gleich 3 µm, noch bevorzugter kleiner gleich 1 µm. Die Schichtdicke der Versiegelung lässt sich bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren durch Variation der Konzentration und der Art der Vorläuferverbindung, z.B. ein Acrylatsalz und/oder ein Derivat davon, durch die Stromstärke sowie durch die Dauer der Behandlung der pumpaktiven Komponente beeinflussen. Diese Schichtdicke lässt sich beispielsweise mittels Elektronenmikroskopaufnahmen bestimmenIn the pump according to the invention, the layer thickness of the seal is preferably less than or equal to 5 µm, more preferably less than or equal to 3 µm, even more preferably less than or equal to 1 µm. The layer thickness of the seal can be influenced in the production process according to the invention by varying the concentration and type of precursor compound, e.g. an acrylate salt and/or a derivative thereof, by the current intensity and by the duration of the treatment of the pump-active component. This layer thickness can be determined, for example, by means of electron microscope images.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es bevorzugt, wenn in Schritt C) die Lösung Ionen und/oder ionische Verbindungen enthält. Durch das Anlegen einer Spannung während des erfindungsgemäßen Verfahrens können die se Ionen bzw. ionischen Verbindungen tief in die Poren der Oxidschicht eindringen, um dort dann die Versiegelung bereit zu stellen. Aufgrund des tiefen Eindringens in die Poren, werden auch tiefliegende horizontale Verästelungen der porösen Oxidschicht versiegelt.In the method according to the invention, it is preferred if the solution in step C) contains ions and/or ionic compounds. By applying a voltage during the method according to the invention, these ions or ionic compounds can penetrate deep into the pores of the oxide layer in order to then provide the seal there. Due to the deep penetration into the pores, even deep horizontal branches of the porous oxide layer are sealed.

Verner ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, in der Lösung von Schritt C) zumindest eine Verbindung, d.h. eine Vorläuferverbindung zum Bilden der Versiegelung, mit funktionellen Gruppen aus den Familien der organischen Anionen, wie beispielsweise der substituierten Acrylate und/oder substituierten Acetate und/oder substituierten Styrole und/oder substituierten Isocyanate und/oder Carboxyle und/oder Sulfonsäure und/oder aus der Familie der anorganischen Ionen, wie beispielsweise Silicate, Aluminate, enthalten ist. Insbesondere substituierte Acrylate sind bevorzugt. Über die Carbonsäure der Acrylat-Funktion lässt sich eine polymerisierbare jedoch ionische Verbindung mit Hilfe der elektrischen Spannung tief in die Poren der porösen Oxidschicht transportieren, sodass eine tiefgehende Versiegelung möglich ist. Besonders bevorzugt umfasst die Lösung von Schritt C) daher Salze der Acrylsäure und/oder Salze von Acrylsäurederivaten. Die Salze der Acrylsäure und/oder der Acrylsäurederivate können in der Lösung von Schritt C) gelöst oder dispergiert sein. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf Acrylate und deren Derivate beschränkt.According to Verner, in the process according to the invention, it is preferred that the solution of step C) contains at least one compound, i.e. a precursor compound for forming the seal, with functional groups from the families of organic anions, such as substituted acrylates and/or substituted acetates and/or substituted styrenes and/or substituted isocyanates and/or carboxyls and/or sulfonic acid and/or from the family of inorganic ions, such as silicates, aluminates. Substituted acrylates are particularly preferred. Via the carboxylic acid of the acrylate function, a polymerizable but ionic compound can be transported deep into the pores of the porous oxide layer with the aid of the electrical voltage, so that a deep seal is possible. The solution of step C) therefore particularly preferably comprises salts of acrylic acid and/or salts of acrylic acid derivatives. The salts of acrylic acid and/or acrylic acid derivatives can be dissolved or dispersed in the solution of step C). However, the present invention is not limited to acrylates and their derivatives.

Die Konzentration der Verbindung mit funktionellen Gruppen liegt bevorzugt im Bereich von 1,0 bis 25 Gew.-%, bevorzugter im Bereich von 3 bis 20 Gew.-% und noch bevorzugter im Bereich von 5 bis 15 Gew.-%.The concentration of the compound having functional groups is preferably in the range of 1.0 to 25 wt.%, more preferably in the range of 3 to 20 wt.%, and even more preferably in the range of 5 to 15 wt.%.

Die Lösung von Schritt C) ist bevorzugt eine wässrige Lösung, insbesondere eine wässrige Acrylatsalz Lösung in Form einer ionogenen Dispersion.The solution of step C) is preferably an aqueous solution, in particular an aqueous acrylate salt solution in the form of an ionogenic dispersion.

Bei der vorliegenden Erfindung hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Spannung während der Behandlung der pumpaktiven Komponente sukzessive zu erhöhen. Vorzugsweise beträgt die Spannung zwischen 40 und 300 V, insbesondere zwischen 50 und 150 V.In the present invention, it has proven advantageous to gradually increase the voltage during the treatment of the pump-active component. The voltage is preferably between 40 and 300 V, in particular between 50 and 150 V.

Die Stromdichte bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist bevorzugt im Bereich von 0,25 bis 20 A/dm2, bevorzugter im Bereich von 0,5 bis 15 A/dm2, noch bevorzugter im Bereich von 1,0 bis 10 A/dm2, höchst bevorzugt im Bereich von 1,5 bis 7,0 A/dm2.The current density in the process according to the invention is preferably in the range of 0.25 to 20 A/dm 2 , more preferably in the range of 0.5 to 15 A/dm 2 , still more preferably in the range of 1.0 to 10 A/dm 2 , most preferably in the range of 1.5 to 7.0 A/dm 2 .

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Spannung unter Verwendung eines Gleichstroms an die pumpaktive Komponente anzulegen. Hierdurch werden Vorläufer der Versiegelung tief in die Poren der Oxidschicht transportiert, um dort die Versiegelung zu bilden. Innerhalb der Poren werden die Vorläuferverbindungen, z.B. ein Acrylatsalz und/oder ein Derivat davon, abgeschieden bzw. ausgefällt, sodass sich die Versiegelung innerhalb der Poren bildet. Dies führt zu einer tiefgehenden Imprägnierung, die auch horizontale Verästelungen der porösen Struktur verschließt.In the method according to the invention, it has been found to be advantageous to apply the voltage to the pump-active component using a direct current. This transports precursors of the seal deep into the pores of the oxide layer in order to form the seal there. The precursor compounds, e.g. an acrylate salt and/or a derivative thereof, are deposited or precipitated within the pores so that the seal forms within the pores. This leads to deep impregnation, which also closes horizontal branches of the porous structure.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die pumpaktive Komponente nach Abschluss der elektrochemischen Behandlung wärmebehandelt. Die Wärmebehandlung wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 80 °C bis 300 °C, insbesondere im Bereich von 100 bis 230 °C, durchgeführt. Bei der Wärmebehandlung bilden sich aus den Vorläufern der Versiegelung die Versiegelung. Ferner kann aufgrund der Wärmebehandlung eine Feuchtigkeit in der porösen Schicht der pumpaktiven Komponente verringert werden, was sich vorteilhaft auf den tribologischen Verschleiß auswirkt.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the pump-active component is heat-treated after completion of the electrochemical treatment. The heat treatment is preferably carried out at a temperature in the range from 80 °C to 300 °C, in particular in the range from 100 to 230 °C. During the heat treatment, the seal is formed from the precursors of the seal. Furthermore, due to the heat treatment, moisture in the porous layer of the pump-active component can be reduced, which has a beneficial effect on tribological wear.

Bei einer bevorzugten Variante des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Versiegelungsvorläufer während der elektrochemischen Behandlung in den Poren ausgefällt. Insbesondere bei Versiegelungen auf Sol-Gel-Basis, dringen zunächst die Vorläufer der Versiegelung, d.h. eine Sole, in die Poren der Oxidschicht ein. Die Ausfällung erfolgt dann gleichzeitig mit der Bildung des Gels, d.h. der Versiegelung. Da die Sole sehr tief in die Poren eindringen kann, erfolgt die Versiegelung auch tief in den Poren. Dadurch werden die Poren zumindest teilweise gefüllt und insbesondere horizontale Verästelungen versiegelt.In a preferred variant of the present inventive method, the sealing precursor is precipitated in the pores during the electrochemical treatment. In particular in the case of sol-gel-based seals, the sealing precursors, ie a brine, first penetrate into the pores of the oxide layer. Precipitation then occurs simultaneously with the formation of the gel, ie the seal. Since the brine can penetrate very deeply into the pores, the sealing also occurs deep in the pores. This at least partially fills the pores and in particular seals horizontal branches.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Variante des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Versiegelungsvorläufer in der Pore polymerisiert. Der Versiegelungsvorläufer liegt hierbei zum Beispiel als Monomer oder als Präpolymer vor und kann in Form einer Lösung oder Dispersion tief in die Poren der Oxidschicht eindringen. Durch das Polymerisieren erhöht sich die Größe der Monomere bzw. Präpolymere, sodass diese innerhalb der Poren eine Versiegelung bewirken und in den Poren verbleiben. Auch kann sich aufgrund der Polymerisation die Löslichkeit der Monomere bzw. Präpolymere verändern, sodass diese in den Poren ausfallen und eine tiefgehende Versiegelung, auch von horizontalen Verästelungen in der porösen Struktur der Oxidschicht bewirken.According to a further preferred variant of the present inventive method, the sealing precursor is polymerized in the pore. The sealing precursor is present, for example, as a monomer or as a prepolymer and can penetrate deep into the pores of the oxide layer in the form of a solution or dispersion. The polymerization increases the size of the monomers or prepolymers, so that they cause a seal within the pores and remain in the pores. The solubility of the monomers or prepolymers can also change due to the polymerization, so that they precipitate in the pores and cause a deep seal, even of horizontal branches in the porous structure of the oxide layer.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Variante des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt B) die in Schritt A) bereitgestellte pumpaktive Komponente einem Unterdruck ausgesetzt, d.h. der Unterdruck wird nach der Erzeugung der porösen Oxidschicht angewendet. Prinzipiell kann auch bereits die Erzeugung der porösen Oxidschicht unter Unterdruck erfolgen. Bevorzugt wird die pumpaktive Komponente ohne weitere Trocknung nach dem erzeugen der Oxidschicht dem weiteren Verfahren ausgesetzt. Sofern nach der Erzeugung der Oxidschicht, z.B. durch Anodisieren, eine Trocknung erfolgt, können die Poren durch natürliche Oxidation verschlossen werden, wodurch die Qualität der Versiegelung beeinträchtigt wird. Daher wird vorzugsweise nach einem Erzeugen der Oxidschicht auf der Oberfläche der pumpaktiven Komponente das weitere Verfahren ohne weitere Trocknung und/oder Einlagerung durchgeführt. In anderen Worten, die Versiegelung wird vorzugsweise nass-in-nass durchgeführt, d.h. lediglich mit einem optionalen Spülen zwischen der Erzeugung der Oxidschicht, z.B. durch Anodisieren, und dem weiteren Verfahren.According to a further preferred variant of the present inventive method, in step B) the pump-active component provided in step A) is exposed to a negative pressure, i.e. the negative pressure is applied after the porous oxide layer has been produced. In principle, the porous oxide layer can also be produced under negative pressure. Preferably, the pump-active component is exposed to the further process without further drying after the oxide layer has been produced. If drying takes place after the oxide layer has been produced, e.g. by anodizing, the pores can be closed by natural oxidation, which impairs the quality of the seal. Therefore, after the oxide layer has been produced on the surface of the pump-active component, the further process is preferably carried out without further drying and/or storage. In other words, the sealing is preferably carried out wet-on-wet, i.e. only with an optional rinsing between the production of the oxide layer, e.g. by anodizing, and the further process.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise Bestandteil der Herstellung einer Pumpe, insbesondere einer Vakuumpumpe, wie sie hierin beschrieben ist.The method according to the invention is preferably part of the manufacture of a pump, in particular a vacuum pump, as described herein.

Gemäß einer bevorzugten Variante der vorliegenden Erfindung ist die erfindungsgemäße Pumpe mit einer pumpaktiven Komponente, die durch das hierin beschriebene Verfahren erhältlich ist, eine Pumpe mit allen Details, die hierein auch unabhängig von dem erfindungsgemäßen Verfahren für Pumpen beschrieben sind.According to a preferred variant of the present invention, the pump according to the invention with a pump-active component that is obtainable by the method described herein is a pump with all the details that are also described herein independently of the method according to the invention for pumps.

Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft anhand der schematischen Zeichnungen sowie der Beispiele erläutert.

Fig. 1
zeigt eine Scrollpumpe in einer Schnittansicht.
Fig. 2
zeigt ein Elektronikgehäuse der Scrollpumpe.
Fig. 3
zeigt die Scrollpumpe in perspektivischer Ansicht, wobei ausgewählte Elemente freigestellt sind.
Fig. 4
zeigt einen in die Pumpe integrierten Drucksensor.
Fig. 5
zeigt ein bewegliches Spiralbauteil der Pumpe.
Fig. 6
zeigt das Spiralbauteil von einer anderen, der in Fig. 5 sichtbaren Seite gegenüberliegenden Seite.
Fig. 7
zeigt eine Einspannvorrichtung für ein Spiralbauteil.
Fig. 8 und 9
zeigen jeweils eine Exzenterwelle mit einem Ausgleichsgewicht von unterschiedlichen Scrollpumpen.
Fig. 10
zeigt ein Gasballastventil mit einem Betätigungsgriff in perspektivischer Ansicht.
Fig. 11
zeigt das Ventil der Fig. 10 in einer Schnittansicht.
Fig. 12
zeigt einen Teilbereich des Spiralbauteils der Fig. 5 und 6.
Fig. 13
zeigt einen Querschnitt des Spiralbauteils durch die Spiralwand in einem äußeren Endbereich.
Fig. 14
zeigt eine Luftleithaube der Scrollpumpe der Fig. 1 in perspektivischer Ansicht.
Fig. 15
zeigt ein Abdrückgewinde in einer Schnittdarstellung.
Fig. 16
zeigt eine Detaildarstellung der Spiral- oder Scrollpumpe aus Fig. 1.
Fig. 17
zeigt eine elektronenmikroskopische Querschnittsansicht einer Oxidschicht.
Fig. 18
zeigt eine stärker vergrößerte elektronenmikroskopische Querschnittsansicht der Oxidschicht von Fig. 16.
Fig. 19
zeigt eine elektronenmikroskopische Aufsicht auf die Oxidschicht von Fig. 16 und 17.
Fig. 20
zeigt die Entwicklung des Vakuums bei Einsatz einer Scrollpumpe mit unterschiedlich beschichteten bzw. unbeschichteten Förderelementen.
Fig. 21
zeigt eine perspektivische Ansicht einer Turbomolekularpumpe.
Fig. 22
zeigt eine Ansicht der Unterseite der Turbomolekularpumpe von Fig. 21.
Fig. 23
zeigt einen Querschnitt der Turbomolekularpumpe längs der in Fig. 22 gezeigten Schnittlinie A-A.
Fig. 24
zeigt eine Querschnittsansicht der Turbomolekularpumpe längs der in Fig. 22 gezeigten Schnittlinie B-B.
Fig. 25
zeigt eine Querschnittsansicht der Turbomolekularpumpe längs der in Fig. 22 gezeigten Schnittlinie C-C.
The invention is explained below merely by way of example with reference to the schematic drawings and the examples.
Fig.1
shows a scroll pump in a sectional view.
Fig.2
shows an electronic housing of the scroll pump.
Fig.3
shows the scroll pump in perspective view, with selected elements isolated.
Fig.4
shows a pressure sensor integrated into the pump.
Fig.5
shows a movable spiral component of the pump.
Fig.6
shows the spiral component of another, which in Fig.5 visible side opposite side.
Fig.7
shows a clamping device for a spiral component.
Fig. 8 and 9
each show an eccentric shaft with a counterweight from different scroll pumps.
Fig.10
shows a gas ballast valve with an operating handle in perspective view.
Fig. 11
shows the valve of the Fig.10 in a sectional view.
Fig. 12
shows a section of the spiral component of the Fig. 5 and 6 .
Fig. 13
shows a cross-section of the spiral component through the spiral wall in an outer end region.
Fig. 14
shows an air guide hood of the scroll pump of the Fig.1 in perspective view.
Fig. 15
shows a forcing thread in a sectional view.
Fig. 16
shows a detailed view of the spiral or scroll pump from Fig.1 .
Fig. 17
shows an electron microscopic cross-sectional view of an oxide layer.
Fig. 18
shows a higher magnification electron microscopic cross-sectional view of the oxide layer of Fig. 16 .
Fig. 19
shows an electron microscopic view of the oxide layer of Fig. 16 and 17 .
Fig. 20
shows the development of the vacuum when using a scroll pump with differently coated or uncoated conveying elements.
Fig. 21
shows a perspective view of a turbomolecular pump.
Fig. 22
shows a view of the bottom of the turbomolecular pump from Fig. 21 .
Fig. 23
shows a cross section of the turbomolecular pump along the Fig. 22 shown section line AA.
Fig. 24
shows a cross-sectional view of the turbomolecular pump along the Fig. 22 shown cutting line BB.
Fig. 25
shows a cross-sectional view of the turbomolecular pump along the Fig. 22 shown cutting line CC.

Auch wenn die vorliegende Erfindung nicht auf Scrollpumpen 20, wie sie in den Fig. 1 bis 16 beispielhaft dargestellt ist, beschränkt ist, hat sie sich als sehr geeignet dafür erwiesen. Prinzipiell kann die erfindungsgemäße Pumpe auch eine Turbomolekularpumpe (siehe die beispielhafte Beschreibung anhand der Fig. 21 bis 25) oder eine Kolbenpumpe sein (in den Figuren nicht dargestellt).Although the present invention is not applicable to scroll pumps 20 as described in Fig. 1 to 16 shown as an example, it has proven to be very suitable for this purpose. In principle, the pump according to the invention can also be a turbomolecular pump (see the exemplary description based on the Fig. 21 to 25 ) or a piston pump (not shown in the figures).

Die Fig. 1 zeigt eine als Scrollpumpe 20 ausgebildete Vakuumpumpe. Diese umfasst ein erstes Gehäuseelement 22 und ein zweites Gehäuseelement 24, wobei das zweite Gehäuseelement 24 eine pumpaktive Struktur aufweist, nämlich eine Spiralwand 26. Das zweite Gehäuseelement 24 bildet also ein feststehendes Spiralbauteil der Scrollpumpe 20. Die Spiralwand 26 wirkt mit einer Spiralwand 28 eines beweglichen Spiralbauteils 30 zusammen, wobei das bewegliche Spiralbauteil 30 zum Erzeugen einer Pumpwirkung über eine Exzenterwelle 32 exzentrisch erregt wird. Dabei wird ein zu pumpendes Gas von einem Einlass 31, welcher im ersten Gehäuseelement 22 definiert ist, zu einem Auslass 33 gefördert, welcher im zweiten Gehäuseelement 24 definiert ist.The Fig.1 shows a vacuum pump designed as a scroll pump 20. This comprises a first housing element 22 and a second housing element 24, the second housing element 24 having a pump-active structure, namely a spiral wall 26. The second housing element 24 thus forms a fixed spiral component of the scroll pump 20. The spiral wall 26 interacts with a spiral wall 28 of a movable spiral component 30, the movable spiral component 30 being eccentrically excited via an eccentric shaft 32 to generate a pumping effect. A gas to be pumped is conveyed from an inlet 31, which is defined in the first housing element 22, to an outlet 33, which is defined in the second housing element 24.

Die Exzenterwelle 32 ist durch einen Motor 34 angetrieben und durch zwei Wälzlager 36 gelagert. Sie umfasst einen exzentrisch zu ihrer Rotationsachse angeordneten Exzenterzapfen 38, der über ein weiteres Wälzlager 40 seine exzentrische Auslenkung an das bewegliche Spiralbauteil 30 überträgt. An dem beweglichen Spiralbauteil 30 ist zwecks Abdichtung außerdem ein in Fig. 1 linksseitiges Ende eines Wellbalgs 42 befestigt, dessen rechtsseitiges Ende an dem ersten Gehäuseelement 22 befestigt ist. Das linksseitige Ende des Wellbalgs 42 folgt der Auslenkung des beweglichen Spiralbauteils 30.The eccentric shaft 32 is driven by a motor 34 and supported by two roller bearings 36. It comprises an eccentric pin 38 arranged eccentrically to its axis of rotation, which transmits its eccentric deflection to the movable spiral component 30 via a further roller bearing 40. The movable spiral component 30 also has a Fig.1 left-hand end of a bellows 42, the right-hand end of which is attached to the first housing element 22. The left-hand end of the bellows 42 follows the deflection of the movable spiral component 30.

Die Scrollpumpe 20 umfasst einen Lüfter 44 zur Erzeugung eines Kühlluftstromes. Für diesen Kühlluftstrom ist eine Luftleithaube 46 vorgesehen, an der der Lüfter 44 auch befestigt ist. Die Luftleithaube 46 und die Gehäuseelemente 22 und 24 sind derart geformt, dass der Kühlluftstrom im Wesentlichen das gesamte Pumpengehäuse umströmt und somit eine gute Kühlleistung erreicht.The scroll pump 20 comprises a fan 44 for generating a cooling air flow. An air guide hood 46 is provided for this cooling air flow, to which the fan 44 is also attached. The air guide hood 46 and the housing elements 22 and 24 are shaped in such a way that the cooling air flow essentially flows around the entire pump housing and thus achieves good cooling performance.

Die Scrollpumpe 20 umfasst ferner ein Elektronikgehäuse 48, in dem eine Steuerungseinrichtung und Leistungselektronikkomponenten zum Antrieb des Motors 34 angeordnet sind. Das Elektronikgehäuse 48 bildet außerdem einen Standfuß der Pumpe 20. Zwischen dem Elektronikgehäuse 48 und dem ersten Gehäuseelement 22 ist ein Kanal 50 sichtbar, durch den ein vom Lüfter 44 erzeugter Luftstrom am ersten Gehäuseelement 22 und auch am Elektronikgehäuse 48 entlanggeführt ist, sodass beide wirksam gekühlt werden.The scroll pump 20 further comprises an electronics housing 48 in which a control device and power electronics components for driving the motor 34 are arranged. The electronics housing 48 also forms a base for the pump 20. Between the electronics housing 48 and the first housing element 22, a channel 50 is visible through which an air flow generated by the fan 44 is guided along the first housing element 22 and also along the electronics housing 48, so that both are effectively cooled.

Das Elektronikgehäuse 48 ist in Fig. 2 näher veranschaulicht. Es umfasst mehrere gesonderte Kammern 52. In diesen Kammern 52 können Elektronikkomponenten vergossen werden und sind somit vorteilhaft abgeschirmt. Bevorzugt kann beim Vergießen der Elektronikkomponenten eine möglichst minimale Menge des Vergussmaterials verwendet werden. Zum Beispiel kann zuerst das Vergussmaterial in die Kammer 52 eingebracht werden und anschließend die Elektronikkomponente hineingedrückt werden. Vorzugsweise können die Kammern 52 so ausgeführt sein, dass verschiedene Varianten der Elektronikkomponenten, insbesondere verschiedene Bestückungsvarianten einer Platine, in dem Elektronikgehäuse 48 angeordnet werden können und/oder vergossen werden können. Für bestimmte Varianten können dabei auch einzelne Kammern 52 leer bleiben, also keine Elektronikkomponente aufweisen. So kann auf einfache Weise ein sogenanntes Baukastensystem für verschiedene Pumpentypen realisiert werden. Das Vergussmaterial kann insbesondere wärmeleitend und/oder elektrisch isolierende ausgebildet sein.The electronics housing 48 is in Fig.2 It comprises several separate chambers 52. Electronic components can be encapsulated in these chambers 52 and are thus advantageously shielded. Preferably, the smallest possible amount of encapsulation material can be used when encapsulating the electronic components. For example, the encapsulation material can first be introduced into the chamber 52 and then the electronic component can be pressed in. Preferably, the chambers 52 can be designed so be designed so that different variants of the electronic components, in particular different assembly variants of a circuit board, can be arranged in the electronic housing 48 and/or can be encapsulated. For certain variants, individual chambers 52 can also remain empty, i.e. have no electronic components. In this way, a so-called modular system for different pump types can be implemented in a simple manner. The encapsulation material can in particular be designed to be heat-conducting and/or electrically insulating.

An einer in Bezug auf Fig. 2 hinteren Seite des Elektronikgehäuses 48 sind mehrere Wände oder Rippen 54 ausgebildet, die mehrere Kanäle 50 zum Leiten eines Kühlluftstromes definieren. Die Kammern 52 ermöglichen außerdem eine besonders gute Wärmeabfuhr von den in ihnen angeordneten Elektronikkomponenten, insbesondere in Verbindung mit einem wärmeleitenden Vergussmaterial, und hin zu den Rippen 54. Die Elektronikkomponenten lassen sich somit besonders wirksam kühlen und ihre Lebensdauer wird verbessert.At a related Fig. 2 A number of walls or ribs 54 are formed on the rear side of the electronics housing 48, which define a number of channels 50 for conducting a cooling air flow. The chambers 52 also enable particularly good heat dissipation from the electronic components arranged in them, in particular in conjunction with a heat-conducting potting material, and towards the ribs 54. The electronic components can thus be cooled particularly effectively and their service life is improved.

In Fig. 3 ist die Scrollpumpe 20 als Ganzes perspektivisch dargestellt, wobei jedoch die Luftleithaube 46 ausgeblendet ist, sodass insbesondere das feststehende Spiralbauteil 24 und der Lüfter 44 sichtbar sind. An dem feststehenden Spiralbauteil 24 sind mehrere, sternförmig angeordnete Ausnehmungen 56 vorgesehen, die jeweils zwischen den Ausnehmungen 56 angeordnete Rippen 58 definieren. Der vom Lüfter 44 erzeugte Kühlluftstrom führt durch die Ausnehmungen 56 und vorbei an den Rippen 58 und kühlt so das feststehende Spiralbauteil 24 besonders wirksam. Dabei umströmt der Kühlluftstrom zunächst das feststehende Spiralbauteil 24 und erst anschließend das erste Gehäuseelement 22 bzw. das Elektronikgehäuse 48. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, da der pumpaktive Bereich der Pumpe 20 aufgrund der Kompression im Betrieb eine hohe Wärmeentwicklung aufweist und daher hier vorrangig gekühlt wird.In Fig.3 the scroll pump 20 is shown as a whole in perspective, but the air guide hood 46 is hidden so that the fixed spiral component 24 and the fan 44 in particular are visible. The fixed spiral component 24 has a plurality of recesses 56 arranged in a star shape, each of which defines ribs 58 arranged between the recesses 56. The cooling air flow generated by the fan 44 leads through the recesses 56 and past the ribs 58 and thus cools the fixed spiral component 24 particularly effectively. The cooling air flow first flows around the fixed spiral component 24 and only then around the first housing element 22 or the electronics housing 48. This arrangement is particularly advantageous because the pump-active area of the pump 20 develops a lot of heat due to the compression during operation and is therefore primarily cooled here.

Die Pumpe 20 umfasst einen in diese integrierten Drucksensor 60. Dieser ist innerhalb der Luftleithaube 46 angeordnet und in das feststehende Spiralbauteil 24 eingeschraubt. Der Drucksensor 60 ist über eine nur teilweise dargestellte Kabelverbindung mit dem Elektronikgehäuse 48 und einer darin angeordneten Steuerungseinrichtung verbunden. Dabei ist der Drucksensor 60 in die Steuerung der Scrollpumpe 20 eingebunden. Zum Beispiel kann der Motor 34, der in Fig. 1 sichtbar ist, in Abhängigkeit von einem vom Drucksensor 60 gemessenen Druck angesteuert werden. Z.B. beim Einsatz der Pumpe 20 in einem Vakuumsystem als Vorpumpe für eine Hochvakuumpumpe kann beispielsweise die Hochvakuumpumpe nur dann eingeschaltet werden, wenn der Drucksensor 60 einen ausreichend niedrigen Druck misst. So kann die Hochvakuumpumpe vor einer Beschädigung geschützt werden.The pump 20 comprises a pressure sensor 60 integrated therein. This is arranged inside the air guide hood 46 and screwed into the fixed spiral component 24. The pressure sensor 60 is connected to the electronics housing 48 and a control device arranged therein via a cable connection (only partially shown). The pressure sensor 60 is integrated into the control of the scroll pump 20. For example, the motor 34, which is in Fig.1 visible, depending on a pressure measured by the pressure sensor 60. For example, when using the pump 20 in a vacuum system as a backing pump for a high vacuum pump, the high vacuum pump can only be switched on if the pressure sensor 60 measures a sufficiently low pressure. In this way, the high vacuum pump can be protected from damage.

Fig. 4 zeigt den Drucksensor 60 und seine Anordnung am feststehenden Spiralbauteil 24 in einer Querschnittsdarstellung. Für den Drucksensor 60 ist ein Kanal 62 vorgesehen, der hier in einen nicht pumpaktiven Außenbereich zwischen den Spiralwänden 26 und 28 der feststehenden bzw. beweglichen Spiralbauteile 24 und 30 mündet. Somit misst der Drucksensor einen Ansaugdruck der Pumpe. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise auch ein Druck zwischen den Spiralwänden 26 und 28 in einem pumpaktiven Bereich gemessen werden. Je nach Position des Drucksensors 60 bzw. des Kanals 62 können also zum Beispiel auch Zwischendrücke gemessen werden. Fig.4 shows the pressure sensor 60 and its arrangement on the fixed spiral component 24 in a cross-sectional view. A channel 62 is provided for the pressure sensor 60, which here opens into a non-pumping outdoor area between the spiral walls 26 and 28 of the fixed or movable spiral components 24 and 30. The pressure sensor thus measures a suction pressure of the pump. Alternatively or additionally, for example, a pressure between the spiral walls 26 and 28 in a pumping active area can also be measured. Depending on the position of the pressure sensor 60 or the channel 62, intermediate pressures can also be measured, for example.

Der Drucksensor 60 erlaubt, zum Beispiel über die Ermittlung einer Kompression, insbesondere eine Erkennung eines Verschleißzustandes der pumpaktiven Komponenten, insbesondere eines auch als Tip Seal bezeichneten Dichteelements 64. Weiterhin kann der gemessene Ansaugdruck auch zu einer Regelung der Pumpe verwendet werden (u. a. Pumpendrehzahl). So kann beispielsweise ein Ansaugdruck softwareseitig vorgegeben werden und durch Variation der Pumpendrehzahl ein Ansaugdruck eingestellt werden. Auch ist denkbar, dass abhängig vom gemessenen Druck ein verschleißbedingter Druckanstieg durch Drehzahlsteigerung kompensiert werden kann. Somit kann ein Tip Seal-Wechsel verschoben werden bzw. größere Wechselintervalle realisiert werden. Die Daten des Drucksensors 60 können also generell z.B. zur Verschleißbestimmung, zur situativen Steuerung der Pumpe, zur Prozesskontrolle, etc. verwendet werden.The pressure sensor 60 allows, for example by determining a compression, in particular a detection of a state of wear of the pump-active components, in particular of a sealing element 64 also referred to as a tip seal. Furthermore, the measured intake pressure can also be used to regulate the pump (including pump speed). For example, an intake pressure can be specified by software and an intake pressure can be set by varying the pump speed. It is also conceivable that, depending on the measured pressure, a pressure increase due to wear can be compensated by increasing the speed. This means that a tip seal change can be postponed or longer change intervals can be implemented. The data from the pressure sensor 60 can therefore generally be used, for example, to determine wear, to control the pump in a given situation, for process control, etc.

Der Drucksensor 60 kann zum Beispiel optional vorgesehen sein. Anstelle des Drucksensors 60 kann beispielsweise ein Blindstopfen zum Verschließen des Kanals 62 vorgesehen sein. Ein Drucksensor 60 kann dann beispielsweise bei Bedarf nachgerüstet werden. Insbesondere im Hinblick auf die Nachrüstung, aber auch generell vorteilhaft, kann vorgesehen sein, dass der Drucksensor 60 beim Anschließen an die Steuerungseinrichtung der Pumpe 20 automatisch erkannt wird.The pressure sensor 60 can be provided optionally, for example. Instead of the pressure sensor 60, a blind plug can be provided for closing the channel 62. A pressure sensor 60 can then be retrofitted if necessary, for example. Particularly with regard to retrofitting, but also generally advantageous, it can be provided that the pressure sensor 60 is automatically recognized when connected to the control device of the pump 20.

Der Drucksensor 60 ist im Kühlluftstrom des Lüfters 44 angeordnet. Hierdurch wird auch er vorteilhaft gekühlt. Dies hat außerdem zur Folge, dass keine besonderen Maßnahmen für eine höhere Temperaturbeständigkeit des Drucksensors 60 zu treffen sind und folglich ein kostengünstiger Sensor eingesetzt werden kann.The pressure sensor 60 is arranged in the cooling air flow of the fan 44. This also advantageously cools it. This also means that no special measures need to be taken to increase the temperature resistance of the pressure sensor 60 and, consequently, a cost-effective sensor can be used.

Außerdem ist der Drucksensor 60 insbesondere derart angeordnet, dass die äu-ßeren Abmessungen der Pumpe 20 durch ihn nicht vergrößert sind und die Pumpe 20 folglich kompakt bleibt.In addition, the pressure sensor 60 is arranged in particular in such a way that the external dimensions of the pump 20 are not increased by it and the pump 20 consequently remains compact.

In den Fig. 5 und 6 ist das bewegliche Spiralbauteil 30 in verschiedenen Ansichten gezeigt. In Fig. 5 ist die spiralförmige Struktur der Spiralwand 28 besonders gut sichtbar. Neben der Spiralwand 28 umfasst das Spiralbauteil 30 eine Grundplatte 66, ausgehend von der sich die Spiralwand 28 erstreckt.In the Fig. 5 and 6 the movable spiral component 30 is shown in different views. In Fig.5 the spiral structure of the spiral wall 28 is particularly clearly visible. In addition to the spiral wall 28, the spiral component 30 comprises a base plate 66 from which the spiral wall 28 extends.

Eine der Spiralwand 28 abgewandte Seite der Grundplatte 66 ist in Fig. 6 sichtbar. An dieser Seite umfasst die Grundplatte unter anderem mehrere Befestigungsausnehmungen, etwa zur Befestigung des Lagers 40 und des Wellbalgs 42, die in Fig. 1 sichtbar sind.A side of the base plate 66 facing away from the spiral wall 28 is in Fig.6 visible. On this side, the base plate includes several Fastening recesses, for example for fastening the bearing 40 and the bellows 42, which are in Fig.1 are visible.

Außen an der Grundplatte 66 sind drei über den Umfang der Grundplatte 66 beabstandete und gleichmäßig über den Umfang verteilte Haltevorsprünge 68 vorgesehen. Die Haltevorsprünge 68 erstrecken sich dabei radial nach außen. Die Haltevorsprünge 68 weisen insbesondere alle die gleiche radiale Höhe auf.On the outside of the base plate 66, there are three retaining projections 68 that are spaced apart and evenly distributed over the circumference of the base plate 66. The retaining projections 68 extend radially outwards. In particular, the retaining projections 68 all have the same radial height.

Zwischen zwei der Haltevorsprünge 68 erstreckt sich ein erster Zwischenabschnitt 70 des Umfangs der Grundplatte 66. Dieser erste Zwischenabschnitt 70 weist eine größere radiale Höhe auf als ein zweiter Zwischenabschnitt 72 und als ein dritter Zwischenabschnitt 74. Der erste Zwischenabschnitt 70 ist einem äußersten 120°-Abschnitt der Spiralwand 28 gegenüberliegend angeordnet.A first intermediate section 70 of the circumference of the base plate 66 extends between two of the holding projections 68. This first intermediate section 70 has a greater radial height than a second intermediate section 72 and than a third intermediate section 74. The first intermediate section 70 is arranged opposite an outermost 120° section of the spiral wall 28.

Bei der Herstellung des beweglichen Spiralbauteils 30 werden bevorzugt die Grundplatte 66 und die Spiralwand 28 aus einem Vollmaterial gemeinsam spannend hergestellt, d. h. die Spiralwand 28 und die Grundplatte 66 sind einteilig ausgebildet.When manufacturing the movable spiral component 30, the base plate 66 and the spiral wall 28 are preferably manufactured together from a solid material, i.e. the spiral wall 28 and the base plate 66 are formed as one piece.

Zum Beispiel bei einer Schlichtbearbeitung kann das Spiralbauteil 30 an den Haltevorsprüngen 68 direkt eingespannt sein. Im Rahmen ein und derselben Einspannung kann zum Beispiel auch die in Fig. 6 gezeigte Seite der Grundplatte 66 bearbeitet werden, insbesondere die Befestigungsausnehmungen eingebracht werden. Grundsätzlich kann im Rahmen dieser Einspannung auch die spanende Herstellung der Spiralwand 28 aus dem Vollmaterial erfolgen.For example, during finishing machining, the spiral component 30 can be clamped directly to the holding projections 68. Within the scope of one and the same clamping, for example, the Fig.6 shown side of the base plate 66 are machined, in particular the fastening recesses are made. In principle, the spiral wall 28 can also be machined from the solid material within the scope of this clamping.

Das Spiralbauteil 30 kann zu diesem Zweck beispielsweise mit einer Einspannvorrichtung 76 eingespannt sein, wie sie in Fig. 7 gezeigt ist. Diese weist ein hydraulisches Dreibackenfutter 78 zur direkten Anlage an den drei Haltevorsprüngen 68 auf. Außerdem weist die Einspannvorrichtung 76 eine durchgehende Ausnehmung 80 auf, durch die ein Werkzeugzugang zu dem Spiralbauteil 30, insbesondere zu der in Fig. 6 gezeigten Seite desselben, ermöglicht ist. Somit können Bearbeitungsvorgänge von beiden Seiten während einer Einspannung erfolgen, insbesondere wenigstens eine Schlichtbearbeitung der Spiralwand 28 und ein Einbringen von Befestigungsausnehmungen.For this purpose, the spiral component 30 can be clamped, for example, with a clamping device 76 as shown in Fig.7 This has a hydraulic three-jaw chuck 78 for direct contact with the three retaining projections 68. In addition, the clamping device 76 has a continuous recess 80, through which a tool access to the spiral component 30, in particular to the Fig.6 shown side thereof. Thus, machining operations can be carried out from both sides during clamping, in particular at least a finishing machining of the spiral wall 28 and the introduction of fastening recesses.

Die Kontur der Haltevorsprünge 68 und der Spanndruck der Einspannvorrichtung 76 sind bevorzugt so gewählt, dass keine kritischen Verformungen des Spiralbauteils 30 stattfinden. Die drei Haltevorsprünge 68 sind bevorzugt so gewählt, dass die äußere Dimension, also der maximale Durchmesser des Spiralbauteils 30 nicht vergrößert werden. Somit kann zum einen Material und zum anderen Zerspanungsvolumen eingespart werden. Die Haltevorsprünge 68 sind insbesondere so ausgeführt und/oder an einer solchen Winkelposition angeordnet, dass die Zugänglichkeit der Verschraubung des Wellbalgs 42 gegeben ist. Die Anzahl der Verschraubungspunkte des Wellbalgs 42 ist bevorzugt ungleich der Anzahl der Haltevorsprünge 68 am beweglichen Spiralbauteil 30.The contour of the retaining projections 68 and the clamping pressure of the clamping device 76 are preferably selected so that no critical deformations of the spiral component 30 occur. The three retaining projections 68 are preferably selected so that the external dimension, i.e. the maximum diameter of the spiral component 30, is not increased. This allows material to be saved on the one hand and machining volume to be saved on the other. The retaining projections 68 are in particular designed and/or arranged at such an angular position that the screw connection of the corrugated bellows 42 is accessible. The number of screw connection points of the corrugated bellows 42 is preferably not equal to the number of retaining projections 68 on the movable spiral component 30.

An der Exzenterwelle 32 der Fig. 1 sind zwei Ausgleichsgewichte 82 zum Ausgleich einer Unwucht des erregten Systems angebracht. Der Bereich des in Fig. 1 rechtsseitigen Ausgleichgewichts 82 ist in Fig. 8 vergrößert dargestellt. Das Ausgleichsgewicht 82 ist an der Exzenterwelle 32 festgeschraubt.On the eccentric shaft 32 of the Fig.1 Two balancing weights 82 are attached to compensate for any imbalance of the excited system. The area of the Fig.1 right-hand balance weight 82 is in Fig.8 shown enlarged. The balancing weight 82 is screwed to the eccentric shaft 32.

Ein ähnlicher Bildausschnitt ist in Fig. 9 für eine andere Scrollpumpe gezeigt, die bevorzugt derselben Baureihe der Pumpe 20 der Fig. 1 angehört. Die der Fig. 9 zugrunde liegende Pumpe weist insbesondere andere Dimensionen auf und benötigt daher ein anderes Ausgleichsgewicht 82.A similar image section is in Fig.9 for another scroll pump, preferably of the same series as pump 20 of the Fig.1 The Fig.9 The underlying pump has different dimensions and therefore requires a different balancing weight 82.

Die Exzenterwellen 32, die Ausgleichsgewichte 82 und die Gehäuseelemente 22 sind so dimensioniert, dass an der jeweils gezeigten Befestigungsposition nur eine bestimmte Art der zwei gezeigten Arten von Ausgleichsgewichten 82 an der Exzenterwelle 32 montierbar ist.The eccentric shafts 32, the balancing weights 82 and the housing elements 22 are dimensioned such that at the mounting position shown only one certain type of the two shown types of balancing weights 82 can be mounted on the eccentric shaft 32.

Die Ausgleichsgewichte 82 sind in den Fig. 8 und 9 zusammen mit bestimmten Abmessungen des für sie vorgesehenen Bauraumes bemaßt, um zu verdeutlichen, dass das Ausgleichsgewicht 82 der Fig. 9 nicht an der Exzenterwelle 32 montierbar ist und umgekehrt. Es versteht sich, dass die angegebenen Maße rein beispielhaft genannt sind.The balancing weights 82 are in the Fig. 8 and 9 together with certain dimensions of the installation space provided for it, in order to clarify that the balancing weight 82 of the Fig.9 cannot be mounted on the eccentric shaft 32 and vice versa. It is understood that the dimensions given are purely examples.

So beträgt in Fig. 8 ein Abstand zwischen einer Befestigungsbohrung 84 und einem Wellenabsatz 86 9,7 mm. Das Ausgleichsgewicht 82 der Fig. 8 ist in der entsprechenden Richtung kürzer ausgebildet, nämlich 9 mm lang, kann also problemlos montiert werden. Das Ausgleichsgewicht 82 der Fig. 9 weist jeweils gemessen von der Befestigungsbohrung eine Längserstreckung von 11 mm auf. Somit ist das Ausgleichsgewicht 82 der Fig. 9 nicht an der Exzenterwelle 32 der Fig. 8 montierbar, da der Wellenabsatz 86 mit dem Ausgleichsgewicht 82 bei einer versuchten Montage kollidiert bzw. da somit das Ausgleichsgewicht 82 der Fig. 9 nicht vollständig in Anlage mit der Exzenterwelle 82 der Fig. 8 gebracht werden kann. Dadurch, dass das Ausgleichsgewicht 82 der Fig. 9 in beiden bemaßten Dimensionen größer ist als der Abstand von Befestigungsbohrung 84 und Wellenabsatz 86 in Fig. 8, ist auch eine Montage in umgedrehter Richtung verhindert. Zudem verhindert die Dimension von 21,3 mm des Ausgleichsgewichts 82 der Fig. 8 eine umgedrehte und folglich falsche Montageausrichtung des ansonsten richtigen Ausgleichsgewichts 82.In Fig.8 a distance between a mounting hole 84 and a shaft shoulder 86 9.7 mm. The balancing weight 82 of the Fig.8 is shorter in the corresponding direction, namely 9 mm long, so it can be installed without any problems. The balance weight 82 of the Fig.9 has a longitudinal extension of 11 mm measured from the mounting hole. Thus, the balancing weight 82 of the Fig.9 not on the eccentric shaft 32 of the Fig.8 cannot be mounted because the shaft shoulder 86 collides with the balance weight 82 during an attempted assembly or because the balance weight 82 of the Fig.9 not fully aligned with the eccentric shaft 82 of the Fig.8 Because the balance weight 82 of the Fig.9 in both dimensions is greater than the distance between mounting hole 84 and shaft shoulder 86 in Fig.8 , installation in the opposite direction is also prevented. In addition, the dimension of 21.3 mm of the balance weight 82 of the Fig.8 an inverted and consequently incorrect mounting orientation of the otherwise correct balancing weight 82.

In Fig. 9 beträgt ein Abstand in Längsrichtung zwischen der Befestigungsbohrung 84 und einer Gehäuseschulter 88 17,5 mm. Das Ausgleichsgewicht 82 der Fig. 8 mit seiner Erstreckung von 21,3 mm würde beim Einschieben der Exzenterwelle 32 der Fig. 9 mit der Gehäuseschulter 88 kollidieren, sodass keine vollständige Montage möglich wäre. Die falsche Montage ist zwar zunächst möglich, wird aber zuverlässig erkannt. Bei einer um die Achse der Befestigungsbohrung 84 verdrehten Montage des Ausgleichsgewicht 82 der Fig. 8 an der Exzenterwelle 32 der Fig. 9 würde die Erstreckung von 21,3 mm mit der Wellenschulter 86 kollidieren, die nur in einem Abstand von 13,7 mm von der Befestigungsbohrung 84 angeordnet ist.In Fig.9 The distance in the longitudinal direction between the mounting hole 84 and a housing shoulder 88 is 17.5 mm. The counterweight 82 of the Fig.8 with its extension of 21.3 mm, when inserting the eccentric shaft 32 of the Fig.9 collide with the housing shoulder 88, so that complete assembly would not be possible. Incorrect assembly is initially possible, but reliably detected. If the balancing weight 82 of the Fig.8 on the eccentric shaft 32 of the Fig.9 the extension of 21.3 mm would collide with the shaft shoulder 86, which is arranged only at a distance of 13.7 mm from the fastening hole 84.

Die Ausgleichsgewichte 82, insbesondere ein motorseitiges Ausgleichsgewicht 82, sind allgemein so ausgeführt, dass eine Verwechslung des Ausgleichsgewichts mit solchen anderer Baugrößen bei der Montage und/oder beim Service vermieden wird. Die Ausgleichsgewichte werden bevorzugt mittels Durchgangsschrauben befestigt. Ähnliche Ausgleichsgewichte verschiedener Pumpengrößen sind insbesondere so ausgeführt, dass aufgrund angrenzender Absätze auf der Welle, der Positionen von Gewinde und Durchgangsbohrung des Ausgleichsgewichts sowie von Absätzen innerhalb des Gehäuses eine Montage des falschen Ausgleichsgewichts verhindert wird.The balancing weights 82, in particular a motor-side balancing weight 82, are generally designed in such a way that confusion of the balancing weight with those of other sizes is avoided during assembly and/or servicing. The balancing weights are preferably attached using through-bolts. Similar balancing weights of different pump sizes are in particular designed in such a way that installation of the wrong balancing weight is prevented due to adjacent shoulders on the shaft, the positions of the thread and through-hole of the balancing weight and shoulders within the housing.

In den Fig. 10 und 11 ist ein Gasballastventil 90 der Scrollpumpe 20 gezeigt. Dieses ist auch in der Gesamtdarstellung der Pumpe 20 in Fig. 3 sichtbar und am feststehenden Spiralbauteil 24 angeordnet.In the Figs. 10 and 11 a gas ballast valve 90 of the scroll pump 20 is shown. This is also shown in the overall view of the pump 20 in Fig.3 visible and arranged on the fixed spiral component 24.

Das Gasballastventil 90 umfasst einen Betätigungsgriff 92. Dieser umfasst einen Kunststoffkörper 94 und ein Basiselement 96, welches bevorzugt aus Edelstahl hergestellt ist. Das Basiselement 96 umfasst eine durchgehende Bohrung 98, die einerseits zum Anschluss und Einleiten eines Ballastgases vorgesehen ist und andererseits ein Rückschlagventil 100 umfasst. Die Bohrung 98 ist außerdem in den Darstellungen mittels eines Stopfens 102 verschlossen. Anstelle des Stopfens 102 kann beispielsweise auch ein Filter vorgesehen sein, wobei das Ballastgas bevorzugt Luft sein kann und über den Filter insbesondere direkt in das Ventil 90 eintritt.The gas ballast valve 90 comprises an actuating handle 92. This comprises a plastic body 94 and a base element 96, which is preferably made of stainless steel. The base element 96 comprises a through-hole 98, which is provided on the one hand for connecting and introducing a ballast gas and on the other hand comprises a check valve 100. The hole 98 is also closed in the illustrations by means of a plug 102. Instead of the plug 102, a filter can also be provided, for example, wherein the ballast gas can preferably be air and enters the valve 90 directly via the filter.

Der Betätigungsgriff 92 ist mit drei Befestigungsschrauben 104 an einem drehbaren Element 106 des Ventils 90 befestigt, die in einer jeweiligen Bohrung 108 angeordnet sind und von denen in der gewählten Schnittdarstellung der Fig. 11 nur eine sichtbar ist. Das drehbare Element 106 ist mit einer nicht dargestellten, durch eine Bohrung 110 verlaufende Befestigungsschraube am zweiten Gehäuseelement 24 drehbar befestigt.The operating handle 92 is attached to a rotatable element 106 of the valve 90 by means of three fastening screws 104, which are arranged in a respective bore 108 and of which in the selected sectional view of the Fig. 11 only one is visible. The rotatable element 106 is rotatably attached to the second housing element 24 by means of a fastening screw (not shown) which runs through a bore 110.

Zur Betätigung des Ventils 90 wird ein manuell am Betätigungsgriff 92 angelegtes Drehmoment an das drehbare Element 106 übertragen und dieses somit gedreht. Somit gelangt die Bohrung 98 in Kommunikation mit einem Inneren des Gehäuses. Für das Ventil 90 sind dabei drei Schaltstellungen vorgesehen, nämlich die in Fig. 10 dargestellte, welche eine Sperrstellung ist, und jeweils eine nach rechts und nach links verdrehte Stellung, in denen die Bohrung 98 mit unterschiedlichen Bereichen des Inneren des Gehäuses in Kommunikation steht.To operate the valve 90, a torque applied manually to the operating handle 92 is transmitted to the rotatable element 106, thus rotating it. The bore 98 thus comes into communication with the interior of the housing. Three switching positions are provided for the valve 90, namely the Fig.10 shown, which is a locking position, and a position rotated to the right and to the left, in which the bore 98 is in communication with different areas of the interior of the housing.

Die Bohrungen 108 und 110 sind durch einen Deckel 112 verschlossen. Die Dichtwirkung des Gasballastventiles 90 beruht auf axial verpressten O-Ringen. Bei Betätigung des Ventils 90 wird eine Relativbewegung auf die O-Ringe ausgeübt. Gelangen Verschmutzungen, wie etwa Partikel, an die Oberfläche eines O-Rings, so birgt dies die Gefahr eines frühzeitigen Ausfalls. Der Deckel 112 verhindert ein Eindringen von Verschmutzungen und ähnlichem an die Schrauben des Griffes 92.The holes 108 and 110 are closed by a cover 112. The sealing effect of the gas ballast valve 90 is based on axially pressed O-rings. When the valve 90 is actuated, a relative movement is exerted on the O-rings. If contaminants, such as particles, get onto the surface of an O-ring, this poses the risk of premature failure. The cover 112 prevents contaminants and the like from penetrating the screws of the handle 92.

Dieser Deckel 112 wird über eine Übermaßpassung dreier Zentrierelemente befestigt. Konkret weist der Deckel 112 für jede Bohrung 108 einen nicht dargestellten Einsteckzapfen auf, mit denen der Deckel 112 in den Bohrungen 108 gehalten ist. Die Bohrungen 108 und 110 sowie die darin angeordneten Befestigungsschrauben sind somit vor Verschmutzungen geschützt. Insbesondere bei der in der Bohrung 110 angeordneten, nicht dargestellten Befestigungsschraube, die eine Drehbewegung erlaubt, kann so ein Verschmutzungseintrag in die Ventilmechanik wirksam minimiert werden und so die Lebensdauer des Ventils verbessert werden.This cover 112 is attached via an interference fit of three centering elements. Specifically, the cover 112 has a plug-in pin (not shown) for each hole 108, with which the cover 112 is held in the holes 108. The holes 108 and 110 and the fastening screws arranged therein are thus protected from contamination. In particular, with the fastening screw (not shown) arranged in the hole 110, which allows a rotary movement, contamination can thus be prevented from entering the Valve mechanics can be effectively minimized and thus the service life of the valve can be improved.

Der Kunststoff-Griff mit umspritztem Edelstahl-Basisteil sorgt für eine gute Korrosionsbeständigkeit bei gleichzeitig niedrigen Herstellkosten. Weiterhin bleibt der Kunststoff des Griffs aufgrund der eingeschränkten Wärmeleitung kühler und lässt sich dadurch besser bedienen.The plastic handle with overmolded stainless steel base ensures good corrosion resistance while keeping manufacturing costs low. Furthermore, the plastic of the handle stays cooler due to the limited heat conduction and is therefore easier to use.

Für den Lüfter 44, wie er beispielsweise in den Fig. 1 und 3 sichtbar ist, ist bevorzugt eine Drehzahlregelung vorgesehen. Der Lüfter wird mittels PWM abhängig von Leistungsaufnahme und Temperatur des Leistungsmoduls gesteuert, welches z.B. im Elektronikgehäuse 48 untergebracht ist. Die Drehzahl wird analog zur Leistungsaufnahme eingestellt. Die Regelung wird jedoch erst ab einer Modultemperatur von 50 °C zugelassen. Falls die Pumpe in Temperaturbereiche eines möglichen Deratings (temperaturbedingte Leistungsreduktion) hineinkommt, wird automatisch die max. Lüfterdrehzahl angesteuert. Mit dieser Regelung wird ermöglicht, dass bei kalter Pumpe ein minimaler Geräuschpegel erreicht wird, dass im Enddruck bzw. bei geringer Last ein niedriger Geräuschpegel - entsprechend dem Pumpengeräusch - herrscht, dass eine optimale Kühlung der Pumpe bei gleichzeitig niedrigem Geräuschpegel erreicht wird, und dass vor einer temperaturbedingten Leistungsreduktion die max. Kühlleistung sichergestellt wird.For the fan 44, as used for example in the Fig.1 and 3 is visible, a speed control is preferably provided. The fan is controlled by means of PWM depending on the power consumption and temperature of the power module, which is housed in the electronics housing 48, for example. The speed is set in line with the power consumption. However, control is only permitted when the module temperature is above 50 °C. If the pump enters temperature ranges of possible derating (temperature-related power reduction), the max. fan speed is automatically controlled. This control makes it possible to achieve a minimum noise level when the pump is cold, to ensure a low noise level at final pressure or at low load - corresponding to the pump noise, to achieve optimal cooling of the pump with a low noise level at the same time, and to ensure the maximum cooling capacity before a temperature-related power reduction.

Die maximale Lüfterdrehzahl kann, insbesondere situativ, anpassbar sein. Z. B. kann es für eine hohe Wasserdampfverträglichkeit zielführend sein, die maximale Lüfterdrehzahl herabzusetzen.The maximum fan speed can be adjusted, especially depending on the situation. For example, if a system has a high tolerance to water vapor, it may be useful to reduce the maximum fan speed.

In Fig. 12 ist das bewegliche Spiralbauteil 30 teilweise und gegenüber Fig. 5 vergrößert dargestellt. Eine Schnittansicht des Spiralbauteils 30 entlang der in Fig. 12 angedeuteten Linie A:A ist in Fig. 13 schematisch und nicht maßstabsgerecht dargestellt.In Fig. 12 the movable spiral component 30 is partially and opposite Fig.5 enlarged. A sectional view of the spiral component 30 along the Fig. 12 indicated line A:A is in Fig. 13 shown schematically and not to scale.

Die Spiralwand 28 weist an ihrem der Grundplatte 66 abgewandten und einer Grundplatte des hier nicht dargestellten, festen Spiralbauteils 24 zugewandten Ende eine Nut 114 zur Einlage eines hier ebenfalls nicht dargestellten Dichtungselements 64 auf, nämlich eines sogenannten Tip Seals. Die Anordnung im Betriebszustand ist z.B. in Fig. 4 gut sichtbar. Gemäß einer vorzugsweisen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Pumpe ist ein Tip Seal vorgesehen, welcher in schleifenden Kontakt mit der Gleitschicht, d.h. der versiegelten Oxidschicht, steht.The spiral wall 28 has a groove 114 at its end facing away from the base plate 66 and facing a base plate of the fixed spiral component 24 (not shown here) for inserting a sealing element 64 (also not shown here), namely a so-called tip seal. The arrangement in the operating state is shown, for example, in Fig.4 clearly visible. According to a preferred embodiment of the pump according to the invention, a tip seal is provided which is in sliding contact with the sliding layer, ie the sealed oxide layer.

Die Nut 114 ist nach außen und nach innen durch zwei gegenüberliegende Seitenwände begrenzt, nämlich durch eine innere Seitenwand 116 und eine äußere Seitenwand 118. In einem ersten Spiralabschnitt 120 ist die äußere Seitenwand 118 dicker ausgeführt als die innere Seitenwand 116 im ersten Spiralabschnitt 120 und dicker als beide Seitenwände 116 und 118 in einem anderen, zweiten Spiralabschnitt 122.The groove 114 is delimited to the outside and to the inside by two opposite side walls, namely by an inner side wall 116 and an outer side wall 118. In a first spiral section 120, the outer side wall 118 is thicker than the inner side wall 116 in the first spiral section 120 and thicker than both side walls 116 and 118 in another, second spiral section 122.

Der erste Spiralabschnitt 120 erstreckt sich vom in Fig. 12 angedeuteten Ort bis zum äußeren Ende der Spiralwand 28, wie es beispielsweise auch in Fig. 5 angedeutet ist. Der erste Spiralabschnitt 120 erstreckt sich hier beispielhaft über etwa 163°.The first spiral section 120 extends from Fig. 12 indicated place to the outer end of the spiral wall 28, as is also the case in Fig.5 is indicated. The first spiral section 120 extends here, for example, over approximately 163°.

Der erste Spiralabschnitt 120 bildet einen äußeren Endabschnitt der Spiralwand 28. Dabei ist der erste Spiralabschnitt 120 zumindest teilweise, insbesondere vollständig in einem nicht pumpaktiven Bereich der Spiralwand 28 angeordnet. Insbesondere kann der erste Spiralabschnitt 120 den nicht pumpaktiven Bereich der Spiralwand 28 zumindest im Wesentlichen vollständig ausfüllen.The first spiral section 120 forms an outer end section of the spiral wall 28. The first spiral section 120 is arranged at least partially, in particular completely, in a non-pumping area of the spiral wall 28. In particular, the first spiral section 120 can at least substantially completely fill the non-pumping area of the spiral wall 28.

Wie es in Fig. 5 sichtbar ist, kann bevorzugt der erste Zwischenabschnitt 70 zwischen zwei Haltevorsprüngen 68, welcher eine größere radiale Höhe hat, als andere Zwischenabschnitte 72 und 74, dem ersten Spiralabschnitt 120 gegenüberliegend angeordnet sein. Eine durch die dickere Seitenwand 118 eingebrachte Unwucht kann somit durch das größere Gewicht des ersten Zwischenabschnitt 70 ausgeglichen werden.As it is in Fig.5 visible, preferably the first intermediate section 70 between two retaining projections 68, which has a greater radial height than other intermediate sections 72 and 74, the first spiral section 120 be arranged opposite one another. An imbalance introduced by the thicker side wall 118 can thus be compensated by the greater weight of the first intermediate section 70.

Für eine geringe Systembelastung der Lager und anderer Bauteile sollte das bewegliche Spiralbauteil allgemein bevorzugt ein geringes Eigengewicht besitzen. Daher werden die Spiralwände generell sehr dünn ausgeführt. Weiterhin ergeben sich bei dünneren Wänden geringere Pumpenabmessungen (signifikanter Außendurchmesser). Die Seitenwände der Tip Seal-Nut sind in der Folge besonders dünn. Das Verhältnis der TipSeal-Wanddicke zur gesamten Spiralwanddicke beträgt z.B. höchstens 0,17. Aufgrund der Tip Seal-Nut ist jedoch die Spiralwandspitze sehr empfindlich gegenüber Stößen beim Handling, wie etwa bei der Montage oder beim Wechseln des Tip Seal. Durch leichte Stöße, z. B. auch beim Transport, kann die Seitenwand der Nut nach innen gedrückt werden, sodass sich das Tip Seal nicht mehr montieren lässt. Zur Lösung dieses Problems umfasst die Nut eine unsymmetrische Wanddicke, insbesondere eine nach außen lokale Aufdickung der Spiralwand. Dieser Bereich ist bevorzugt nicht pumpaktiv und kann daher mit einer größeren Toleranz gefertigt werden. Durch die einseitige Aufdickung an der, insbesondere letzten halben, Windung werden Schädigungen deutlich reduziert. An übrigen Stellen des Bauteils ist bevorzugt eine Aufdickung der Spiralwand nicht notwendig, da die Wand durch überstehende Elemente des Bauteils geschützt ist.To keep the system load on the bearings and other components low, the moving spiral component should preferably have a low dead weight. The spiral walls are therefore generally very thin. Furthermore, thinner walls result in smaller pump dimensions (significant outer diameter). The side walls of the tip seal groove are therefore particularly thin. The ratio of the tip seal wall thickness to the total spiral wall thickness is, for example, a maximum of 0.17. However, due to the tip seal groove, the spiral wall tip is very sensitive to impacts during handling, such as during assembly or when changing the tip seal. Light impacts, e.g. during transport, can push the side wall of the groove inwards so that the tip seal can no longer be installed. To solve this problem, the groove has an asymmetrical wall thickness, in particular a local thickening of the spiral wall towards the outside. This area is preferably not pump-active and can therefore be manufactured with a larger tolerance. The one-sided thickening on the, particularly the last half, turn significantly reduces damage. At other parts of the component, it is preferably not necessary to thicken the spiral wall, since the wall is protected by protruding elements of the component.

Die in Fig. 1 gezeigte Luftleithaube 46 definiert einen Luftstrom, wie er durch einen gestrichelten Pfeil 124 angedeutet ist. Der Lüfter 44 ist mit einer Steuerungseinrichtung in dem Elektronikgehäuse 48 über ein nicht dargestelltes Kabel, welches durch die Luftleithaube 46 verläuft, und über eine Steckverbindung verbunden. Diese umfasst eine Buchse 126 und einen Stecker 128. Die Buchse 126 ist am Elektronikgehäuse 48 gelagert und/oder an einer in dem Elektronikgehäuse 48 angeordneten Platine befestigt. Die Buchse 126 ist beispielsweise auch in den Fig. 2 und 3 sichtbar. Der Stecker 128 ist über das nicht dargestellte Kabel mit dem Lüfter 44 verbunden.In the Fig.1 The air guide hood 46 shown defines an air flow, as indicated by a dashed arrow 124. The fan 44 is connected to a control device in the electronics housing 48 via a cable (not shown) which runs through the air guide hood 46, and via a plug connection. This comprises a socket 126 and a plug 128. The socket 126 is mounted on the electronics housing 48 and/or attached to a circuit board arranged in the electronics housing 48. The socket 126 is also provided, for example, in the Fig.2 and 3 visible. The connector 128 is connected to the fan 44 via the cable not shown.

Die Steckverbindung 126, 128 ist durch eine Trennwand 130 von dem Luftstrom 124 getrennt. Der Luftstrom 124, der zum Beispiel Stäube oder ähnliche Verschmutzungen enthalten kann, wird somit von der Steckverbindung 126, 128 ferngehalten. Somit wird einerseits die Steckverbindung 126, 128 selbst geschützt und es wird andererseits verhindert, dass die Verschmutzungen durch die für die Buchse 126 vorgesehene Öffnung im Elektronikgehäuse 48 in dieses hinein und zur Steuerungseinrichtung und/oder Leistungselektronik gelangen.The plug connection 126, 128 is separated from the air flow 124 by a partition 130. The air flow 124, which may contain dust or similar contaminants, for example, is thus kept away from the plug connection 126, 128. This protects the plug connection 126, 128 itself on the one hand, and prevents contaminants from entering the electronics housing 48 through the opening provided for the socket 126 and reaching the control device and/or power electronics on the other.

Die Luftleithaube 46 ist in Fig. 14 separat und perspektivisch dargestellt. Es ist unter anderem die Trennwand 130 mit dem dahinter definierten, für den Stecker 128 vorgesehenen Raum sichtbar. Die Trennwand 130 umfasst eine hier als V-förmige Kerbe ausgeführte Ausnehmung 132 zur Durchführung eines Kabels vom Stecker 128 zum Lüfter 44.The air guide hood 46 is in Fig. 14 shown separately and in perspective. Among other things, the partition wall 130 with the space defined behind it for the plug 128 is visible. The partition wall 130 comprises a recess 132, designed here as a V-shaped notch, for passing a cable from the plug 128 to the fan 44.

Z.B. zur Kostenersparnis können kostengünstige Steckverbinder ohne Abdichtung (z.B. kein IP-Schutz) zum Einsatz kommen, da die Trennwand 130 dafür sorgt, dass die angesaugte Luft nicht über den Durchbruch des Steckverbinders 126, 128 an die Elektronik gelangt. Das Kabel des Lüfters wird durch die V-förmige Kerbe 132 seitlich durch die Trennwand 130 geführt. Die Kerbe 132 weist einen seitlichen Versatz zu dem Steckverbinder 126, 128 auf, wodurch eine Labyrinthwirkung und somit eine weitere Verringerung der Leckage von Kühlluft zu dem Steckverbinder 126, 128 erreicht werden. Durch eine Trennwand 130 innerhalb der Luftleithaube 46 wird außerdem die Luftführung in den Kanal 50 zwischen Elektronikgehäuse 48 und Pumpengehäuse 22 verbessert. Es entsteht weniger Verwirbelung und Gegendruck für den Lüfter 44.For example, to save costs, inexpensive connectors without sealing (e.g. no IP protection) can be used, since the partition 130 ensures that the air drawn in does not reach the electronics via the opening in the connector 126, 128. The fan cable is guided through the V-shaped notch 132 at the side through the partition 130. The notch 132 has a lateral offset to the connector 126, 128, which creates a labyrinth effect and thus further reduces the leakage of cooling air to the connector 126, 128. A partition 130 within the air guide hood 46 also improves the air flow into the channel 50 between the electronics housing 48 and the pump housing 22. There is less turbulence and back pressure for the fan 44.

Die Fig. 15 zeigt einen Anlagebereich zwischen dem ersten Gehäuseelement 22 und dem zweiten Gehäuseelement bzw. feststehenden Spiralbauteil 24 in einer schematischen Schnittdarstellung. Das zweite Gehäuseelement 24 ist mit einer Übergangspassung 134 teilweise in das erste Gehäuseelement 22 eingesteckt. Dabei ist eine Abdichtung mittels eines O-Rings 136 vorgesehen. Die Übergangspassung 134 dient zum Beispiel auch der Zentrierung des zweiten Gehäuseelements 24 gegenüber dem ersten Gehäuseelement 22.The Fig. 15 shows a contact area between the first housing element 22 and the second housing element or fixed spiral component 24 in a schematic sectional view. The second housing element 24 is partially inserted into the first housing element 22 with a transition fit 134. A seal is provided by means of an O-ring 136. The transition fit 134 also serves, for example, to center the second housing element 24 relative to the first housing element 22.

Zu Wartungszwecken, zum Beispiel zum Austausch des Dichtungselements 64, muss das zweite Gehäuseelement 24 zum Beispiel demontiert werden. Dabei kann es vorkommen, dass die Übergangspassung 134 oder der O-Ring 136 klemmen, wenn das zweite Gehäuseelement 24 nicht gerade genug herausgezogen wird. Zur Lösung dieses Problems ist ein Abdrückgewinde 138 vorgesehen. Bevorzugt kann auch zumindest im Wesentlichen radial gegenüberliegend ein zweites Abdrückgewinde vorgesehen sein. Zum möglichst geraden und geführten Lösen des zweiten Gehäuseelements 24 kann eine Schraube in das Abdrückgewinde 38 eingeschraubt werden, bis die Schraube aus diesem heraus hervorsteht und in Anlage mit dem ersten Gehäuseelement 22 gelangt. Durch weiteres Einschrauben werden die Gehäuseelemente 22 und 24 voneinander weggedrückt.For maintenance purposes, for example to replace the sealing element 64, the second housing element 24 must be dismantled. In doing so, it may happen that the transition fit 134 or the O-ring 136 jams if the second housing element 24 is not pulled out straight enough. To solve this problem, a forcing thread 138 is provided. Preferably, a second forcing thread can also be provided at least substantially radially opposite. To release the second housing element 24 as straight and guided as possible, a screw can be screwed into the forcing thread 38 until the screw protrudes from it and comes into contact with the first housing element 22. By screwing in further, the housing elements 22 and 24 are pressed away from each other.

Zum Abdrücken können zum Beispiel die zur Befestigung des zweiten Gehäuseelements 24 am ersten Gehäuseelement 22 vorgesehenen Befestigungsschrauben 142 verwendet werden, wie sie beispielsweise in den Fig. 1 und 3 bezeichnet sind. Zu diesem Zweck weist das Abdrückgewinde 138 bevorzugt die gleiche Gewindeart auf, wie für die Befestigungsschrauben 142 vorgesehene Befestigungsgewinde.For example, the fastening screws 142 provided for fastening the second housing element 24 to the first housing element 22 can be used for pressing, as shown for example in the Fig.1 and 3 For this purpose, the forcing thread 138 preferably has the same type of thread as the fastening thread provided for the fastening screws 142.

Am zweiten Gehäuseelement 22 ist eine Senkung 140 vorgesehen, die dem Abdrückgewinde 138 zugeordnet ist. Falls beim Einschrauben der Schraube in das Abdrückgewinde 138 Abriebpartikel ausgetragen werden, sammeln sich diese in der Senkung 140. Somit wird verhindert, dass derartige Abriebpartikel zum Beispiel eine vollständige Anlage der Gehäuseelemente 22 und 24 aneinander verhindern.A countersink 140 is provided on the second housing element 22, which is associated with the forcing thread 138. If abrasion particles are discharged when the screw is screwed into the forcing thread 138, they collect in the recess 140. This prevents such abrasion particles from, for example, preventing the housing elements 22 and 24 from fully engaging one another.

Bei der Montage des festen Spiralbauteils 24 müssen die Schrauben wieder herausgedreht werden, da sonst ein vollständiges Verschrauben (Richtiger Sitz auf der Planfläche des Gehäuses) des feststehenden Spiralbauteils 24 am ersten Gehäuseelement 22 womöglich verhindert ist. Leckage, Schiefstellung und Verringerung der Pumpperformance können die Folge sein. Zur Vermeidung dieses Montagefehlers verfügt die Luftleithaube 46 über wenigstens einen, insbesondere zusätzlichen, in Fig. 14 gezeigten Dom 144, der ein Montieren der Luftleithaube 46 nur dann ermöglicht, wenn die zum Abdrücken verwendeten Schrauben, insbesondere die Befestigungsschrauben 142, wieder entfernt worden sind. Denn die Luftleithaube 46 mit dem Dom 144 ist derart ausgebildet, dass sie mit einem Schraubenkopf einer etwaig in das Abdrückgewinde 138 eingeschraubten Abdrückschraube kollidieren würde, sodass die Luftleithaube 46 nicht vollständig montierbar wäre. Insbesondere kann die Luftleithaube 46 nur bei vollständig demontierten Abdrückschrauben montiert werden.When assembling the fixed spiral component 24, the screws must be unscrewed again, otherwise a complete screwing (correct fit on the flat surface of the housing) of the fixed spiral component 24 on the first housing element 22 may be prevented. Leakage, misalignment and a reduction in pump performance can be the result. To avoid this assembly error, the air guide hood 46 has at least one, in particular additional, Fig. 14 shown dome 144, which only allows the air guide hood 46 to be mounted when the screws used for forcing, in particular the fastening screws 142, have been removed again. This is because the air guide hood 46 with the dome 144 is designed in such a way that it would collide with a screw head of a forcing screw that might be screwed into the forcing thread 138, so that the air guide hood 46 could not be fully mounted. In particular, the air guide hood 46 can only be mounted when the forcing screws are completely removed.

Fig. 16 zeigt schematisch eine Detaildarstellung der Spiral- oder Scrollpumpe 20 gemäß den vorherigen Figuren, in dem Bereich, wo die Dichtung 150 den mit der Gleitschicht 152, d.h. der versiegelten Oxidschicht, versehenen Träger 154, in Form der Grundplatte 66, berührt. Insbesondere erfolgt die Anordnung der Spiralelemente 26, 28 derart, dass die Dichtung 150 gegen den Träger 154, in Form der Grundplatte 66, gepresst wird. Das Anpressen der Dichtung an die Grundplatte erfolgt über die Druckdifferenz zwischen beiden Seiten der Spiralelemente 26, 28. Die Dichtung 150 ist über eine Grenzfläche 151 mit den Spiralelementen 26, 28 verbunden. Die Oxidschicht und die Versiegelung der Gleitschicht 152 sind nicht separat dargestellt, da die Versiegelung in die Poren und Fehlstellen der Oxidschicht eingedrungen ist und diese verschließt. Ein zusätzlicher Schichtaufbau findet nicht unbedingt statt. Die vorzugsweise fluorfreie Versieglung fördert nicht nur die Trockenschmiereigenschaften der Gleitschicht 152 und vermindert zusätzlich deren Verschleiß, sondern verbessert auch die Gasdichtigkeit der Gleitschicht 152, wodurch sich eine Verbesserung der erreichbaren Enddrücke sowie zu Verkürzung der Einlaufzeit ergibt. Fig. 16 shows a schematic detail of the spiral or scroll pump 20 according to the previous figures, in the area where the seal 150 touches the carrier 154 in the form of the base plate 66, which is provided with the sliding layer 152, i.e. the sealed oxide layer. In particular, the arrangement of the spiral elements 26, 28 is such that the seal 150 is pressed against the carrier 154, in the form of the base plate 66. The seal is pressed against the base plate via the pressure difference between both sides of the spiral elements 26, 28. The seal 150 is connected to the spiral elements 26, 28 via an interface 151. The oxide layer and the sealing of the sliding layer 152 are not shown separately, since the sealing has penetrated into the pores and defects in the oxide layer and closes them. An additional layer structure does not necessarily take place. The preferably fluorine-free sealing not only promotes the dry lubrication properties of the sliding layer 152 and additionally reduces its wear, but also improves the gas-tightness of the sliding layer 152, which results in an improvement in the achievable final pressures and a shortening of the running-in time.

Die Träger 154, in Form der Grundplatte 66, und die spiralförmigen Wände 26, 28 sind jeweils einstückig ausgebildet und bestehen aus einer Aluminiumlegierung des Typs AlMgSi. Bei der Oxidschicht der Gleitschicht 152 handelt es sich um eine durch anodische Oxidation in einem Schwefelsäureelektrolyten erzeugte Aluminiumoxidschicht. Die Gleitschicht 152 ist insbesondere auf allen den Förderräumen zugewandten Flächen der Spiralbauteile 24, 30 aufgebracht. Bei der in Fig. 6 dargestellten Dichtung 150 (Tip Seals) handelt es sich beispielsweise um ein Acrylatbasiertes fluorfreies Polymer.The supports 154, in the form of the base plate 66, and the spiral walls 26, 28 are each formed in one piece and consist of an aluminum alloy of the type AlMgSi. The oxide layer of the sliding layer 152 is an aluminum oxide layer produced by anodic oxidation in a sulfuric acid electrolyte. The sliding layer 152 is applied in particular to all surfaces of the spiral components 24, 30 facing the conveying chambers. In the Fig.6 For example, the seal 150 (Tip Seals) shown is an acrylate-based fluorine-free polymer.

Die erfindungsgemäße Pumpe kann einzelne oder mehrere der oben unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 16 beschriebenen Merkmale aufweisen, wobei bei einer erfindungsgemäßen Pumpe beliebige Kombinationen dieser Merkmale realisiert sein können.The pump according to the invention can have one or more of the features described above with reference to the Figures 1 to 16 described features, whereby any combination of these features can be realized in a pump according to the invention.

In Fig. 17 ist eine Elektronenmikroskopieaufnahme eines Querschnitts gezeigt, welcher eine Oxidschicht 156 mit einer Dicke von 39,08 µm zeigt, die auf einer Grundplatte 66 aufgebracht ist. Der Maßstab in Fig. 17 zeigt eine Länge von 10 µm. Die Oxidschicht 156 weist Risse 158 und Fehlstellen 158 auf, welche die Gasdichtigkeit beeinträchtigen. Eine noch weiter vergrößerte Ansicht ist in Fig. 18 gezeigt, bei welcher die Porenstruktur als auch die Fehlstellen, welche die Poren miteinander verbinden, erkennbar sind. Der Maßstab in Fig. 18 zeigt eine Länge von 200 nm. Die poröse Struktur der Oxidschicht 156 lässt sich auch anhand von Fig 19 erkennen, welche eine elektronenmikroskopische Aufsicht auf die Oxidschicht von Fig. 17 und Fig. 18 zeigt, wobei die Poren 160 als dunkle, vertikal verlaufende Streifen, erscheinen und auch sehr kleine Fehlstellen 158 als dunkle Flecken erkennbar sind, die benachbarte Poren 160 miteinander verbinden. Der Maßstab in Fig. 18 zeigt eine Länge von 200 nm. Es sind sehr kleine Poren 160 als auch grö-ßere Poren160 sowie Risse 158 und deren Verästelungen zu erkennen. In den Figuren 17 bis 19 sind nur jeweils wenige Poren und Fehlstellen mit Bezugszeichen gekennzeichnet.In Fig. 17 is an electron micrograph of a cross-section showing an oxide layer 156 with a thickness of 39.08 µm, which is applied to a base plate 66. The scale in Fig. 17 shows a length of 10 µm. The oxide layer 156 has cracks 158 and defects 158, which impair the gas tightness. A further enlarged view is shown in Fig. 18 where the pore structure as well as the defects connecting the pores are visible. The scale in Fig. 18 shows a length of 200 nm. The porous structure of the oxide layer 156 can also be seen from Fig. 19 which shows an electron microscopic view of the oxide layer of Fig. 17 and Fig. 18 , with the pores 160 appearing as dark, vertical stripes, and very small defects 158 can be seen as dark spots that connect neighboring pores 160. The scale in Fig. 18 shows a length of 200 nm. Very small pores 160 as well as larger pores 160 as well as cracks 158 and their branches can be seen. In Figures 17 to 19, only a few pores and defects are marked with reference symbols.

Die Wirkung der Gleitschicht der erfindungsgemäßen Pumpe ist anhand des in Fig. 20 gezeigten Graphen erkennbar. Auf der Abszissenachse (X-Achse) ist die Zeit in Stunden aufgetragen, auf der Ordinatenachse der Druck in hPa. Jeweils unter identischen Bedingungen wurde mit Scrollvakuumpumpen ein Unterdruck erzeugt, wobei die Entwicklung des jeweiligen Unterdrucks über die Zeit aufgezeichnet wurde.The effect of the sliding layer of the pump according to the invention is based on the Fig. 20 shown graphs. The time in hours is plotted on the abscissa axis (X-axis), and the pressure in hPa on the ordinate axis. Under identical conditions, a negative pressure was generated using scroll vacuum pumps, and the development of the respective negative pressure was recorded over time.

Bei allen Linien A bis D wurde jeweils eine Pumpe vom Typ HiScroll eingesetzt, die sich nur darin unterscheiden, dass bei Linie A die Förderelemente keine Beschichtung aufweisen. Bei Linie B weisen die Förderelemente eine, wie in EP 3 153 706 A1 beschriebene Beschichtung auf, wobei zur Erzeugung der Oxidschicht ein Schwefelsäureelektrolyt verwendet wurde, d.h. eine anodisch hergestellte Oxidschicht. Linie C zeigt die Entwicklung des Vakuums mit einer versiegelten Gleitschicht auf Basis eines fluorhaltigen Polymers, wie in EP 3 940 234 A2 beschreiben. Linie D zeigt die Entwicklung des Vakuums mit einer erfindungsgemä-ßen Vakuumpumpe, bei welcher die Oxidschicht zusätzlich mit einer fluorfreien Polymer-basierten Versiegelung auf Acrylat-basis versehen ist. Die Versiegelung der Oxidschicht von Linie D wurde hergestellt, wie anhand des nachfolgenden Beispiels beschrieben.All lines A to D were equipped with a HiScroll pump, the only difference being that the conveying elements in line A have no coating. In line B, the conveying elements have a coating as shown in EP 3 153 706 A1 described coating, whereby a sulphuric acid electrolyte was used to produce the oxide layer, ie an anodically produced oxide layer. Line C shows the development of the vacuum with a sealed sliding layer based on a fluorine-containing polymer, as in EP 3 940 234 A2 describe. Line D shows the development of the vacuum with a vacuum pump according to the invention, in which the oxide layer is additionally provided with a fluorine-free polymer-based seal based on acrylate. The sealing of the oxide layer of line D was produced as described in the following example.

Wie anhand Linie A erkennbar ist, lässt sich zwar mit unbeschichteten Förderelementen sehr schnell ein niedriger Enddruck erzielen, jedoch ist dieser aufgrund des Verschleißes der Förderelemente nicht stabil. Ein stabiler, jedoch selbst nach langer Einlaufphase verhältnismäßig hoher Enddruck ist erreichbar, wenn die Förderelemente eine anodische Beschichtung aufweisen. Dies wird anhand von Linie B deutlich. Bei der Pumpe von Linie B wurde nach kurzer Laufzeit der Versuch unterbrochen und eine Versiegelung auf die Oxidschicht aufgebracht. Bei Fortsetzung des Versuchs fällt auf, dass der Druck wesentlich schneller abfällt und ein deutlich niedrigerer Enddruck erreicht wird. Linie C zeigt, dass sich mit der aus dem Stand der Technik bekannten fluorhaltigen Versiegelung zwar ein geringerer Enddruck erreichen lässt, jedoch besteht weiterhin die Notwendigkeit einer gewissen Einlaufphase sowie der Nachteil auf fluorhaltige Komponenten zurückzugreifen, die aufgrund ihrer Beständigkeit in der Natur aus Umweltschutzgründen möglicherweise nicht ideal sind. Die versiegelten Förderelemente, wie sie bei Linie D eingesetzt wurden, d.h. bei einer erfindungsgemäßen Pumpe, ermöglichen einen deutlich geringeren Enddruck als bei Linie B (bis zur Unterbrechung des Versuchs), wobei das erzielte Vakuum anders als bei Linie A stabil ist. Bei den Linien B und C ist mit einer deutlich längeren Einlaufzeit zu rechnen bis zum Erreichen der niedrigeren Enddrücke. Mit der erfindungsmäßen Versiegelung wird somit tendenziell nicht nur ein ausgezeichneter erreichbarer Enddruck erreicht, sondern auch die Einlaufzeit deutlich reduziert. Dies verdeutlicht die bemerkenswerten Effekte, die aufgrund der Versiegelung der Porenstruktur der Oxidschicht hinsichtlich kurzen Einlaufzeiten, niedrigen Enddrücken und hohen Korrosions- und Verschleißbeständigkeiten erzielt werden.As can be seen from line A, a low final pressure can be achieved very quickly with uncoated conveying elements, but this is not stable due to wear of the conveying elements. A stable, but even after A relatively high final pressure can be achieved after a long running-in phase if the conveying elements have an anodic coating. This is clear from line B. With the pump on line B, the test was interrupted after a short running time and a seal was applied to the oxide layer. When the test is continued, it is noticeable that the pressure drops much more quickly and a much lower final pressure is reached. Line C shows that a lower final pressure can be achieved with the fluorine-containing seal known from the prior art, but there is still the need for a certain running-in phase and the disadvantage of using fluorine-containing components which, due to their stability in nature, may not be ideal for environmental reasons. The sealed conveying elements as used in line D, i.e. in a pump according to the invention, enable a much lower final pressure than in line B (until the test is interrupted), whereby the vacuum achieved is stable, unlike in line A. With lines B and C, a much longer running-in period is to be expected until the lower final pressures are reached. With the sealing according to the invention, not only is an excellent final pressure achieved, but the run-in time is also significantly reduced. This illustrates the remarkable effects achieved by sealing the pore structure of the oxide layer in terms of short run-in times, low final pressures and high corrosion and wear resistance.

Die erfindungsgemäße Pumpe kann jedoch auch eine Turbomolekularpumpe sein, wie sie in den Fig. 21 bis 25 allgemein beschrieben ist.However, the pump according to the invention can also be a turbomolecular pump as described in the Fig. 21 to 25 is generally described.

Die in Fig. 21 gezeigte Turbomolekularpumpe 111 umfasst einen von einem Einlassflansch 113 umgebenen Pumpeneinlass 115, an welchen in an sich bekannter Weise ein nicht dargestellter Rezipient angeschlossen werden kann. Das Gas aus dem Rezipienten kann über den Pumpeneinlass 115 aus dem Rezipienten gesaugt und durch die Pumpe hindurch zu einem Pumpenauslass 117 gefördert werden, an den eine Vorvakuumpumpe, wie etwa eine Drehschieberpumpe, angeschlossen sein kann.In the Fig. 21 The turbomolecular pump 111 shown comprises a pump inlet 115 surrounded by an inlet flange 113, to which a recipient (not shown) can be connected in a manner known per se. The gas from the recipient can be sucked out of the recipient via the pump inlet 115 and conveyed through the pump to a pump outlet 117. to which a backing pump, such as a rotary vane pump, can be connected.

Der Einlassflansch 113 bildet bei der Ausrichtung der Vakuumpumpe gemäß Fig. 21 das obere Ende des Gehäuses 119 der Vakuumpumpe 111. Das Gehäuse 119 umfasst ein Unterteil 121, an welchem seitlich ein Elektronikgehäuse 123 angeordnet ist. In dem Elektronikgehäuse 123 sind elektrische und/oder elektronische Komponenten der Vakuumpumpe 111 untergebracht, z.B. zum Betreiben eines in der Vakuumpumpe angeordneten Elektromotors 125 (vgl. auch Fig. 23). Am Elektronikgehäuse 123 sind mehrere Anschlüsse 127 für Zubehör vorgesehen. Außerdem sind eine Datenschnittstelle 129, z.B. gemäß dem RS485-Standard, und ein Stromversorgungsanschluss 131 am Elektronikgehäuse 123 angeordnet.The inlet flange 113 forms the vacuum pump in the alignment according to Fig. 21 the upper end of the housing 119 of the vacuum pump 111. The housing 119 comprises a lower part 121, on which an electronics housing 123 is arranged on the side. Electrical and/or electronic components of the vacuum pump 111 are housed in the electronics housing 123, e.g. for operating an electric motor 125 arranged in the vacuum pump (see also Fig. 23 ). Several connections 127 for accessories are provided on the electronics housing 123. In addition, a data interface 129, e.g. according to the RS485 standard, and a power supply connection 131 are arranged on the electronics housing 123.

Es existieren auch Turbomolekularpumpen, die kein derartiges angebrachtes Elektronikgehäuse aufweisen, sondern an eine externe Antriebselektronik angeschlossen werden.There are also turbomolecular pumps that do not have such an attached electronics housing, but are connected to external drive electronics.

Am Gehäuse 119 der Turbomolekularpumpe 111 ist ein Fluteinlass 133, insbesondere in Form eines Flutventils, vorgesehen, über den die Vakuumpumpe 111 geflutet werden kann. Im Bereich des Unterteils 121 ist ferner noch ein Sperrgasanschluss 135, der auch als Spülgasanschluss bezeichnet wird, angeordnet, über welchen Spülgas zum Schutz des Elektromotors 125 (siehe z.B. Fig. 23) vor dem von der Pumpe geförderten Gas in den Motorraum 137, in welchem der Elektromotor 125 in der Vakuumpumpe 111 untergebracht ist, eingelassen werden kann. Im Unterteil 121 sind ferner noch zwei Kühlmittelanschlüsse 139 angeordnet, wobei einer der Kühlmittelanschlüsse als Einlass und der andere Kühlmittelanschluss als Auslass für Kühlmittel vorgesehen ist, das zu Kühlzwecken in die Vakuumpumpe geleitet werden kann. Andere existierende Turbomolekularvakuumpumpen (nicht dargestellt) werden ausschließlich mit Luftkühlung betrieben.A flood inlet 133, in particular in the form of a flood valve, is provided on the housing 119 of the turbomolecular pump 111, via which the vacuum pump 111 can be flooded. In the area of the lower part 121, a sealing gas connection 135, which is also referred to as a purge gas connection, is also arranged, via which purge gas can be fed to protect the electric motor 125 (see e.g. Fig. 23 ) can be let into the motor compartment 137, in which the electric motor 125 is housed in the vacuum pump 111, before the gas delivered by the pump. In the lower part 121, two coolant connections 139 are also arranged, one of the coolant connections being provided as an inlet and the other coolant connection as an outlet for coolant that can be fed into the vacuum pump for cooling purposes. Other existing turbomolecular vacuum pumps (not shown) are operated exclusively with air cooling.

Die untere Seite 141 der Vakuumpumpe kann als Standfläche dienen, sodass die Vakuumpumpe 111 auf der Unterseite 141 stehend betrieben werden kann. Die Vakuumpumpe 111 kann aber auch über den Einlassflansch 113 an einem Rezipienten befestigt werden und somit gewissermaßen hängend betrieben werden. Außerdem kann die Vakuumpumpe 111 so gestaltet sein, dass sie auch in Betrieb genommen werden kann, wenn sie auf andere Weise ausgerichtet ist als in Fig. 21 gezeigt ist. Es lassen sich auch Ausführungsformen der Vakuumpumpe realisieren, bei der die Unterseite 141 nicht nach unten, sondern zur Seite gewandt oder nach oben gerichtet angeordnet werden kann. Grundsätzlich sind dabei beliebige Winkel möglich.The lower side 141 of the vacuum pump can serve as a base so that the vacuum pump 111 can be operated standing on the underside 141. The vacuum pump 111 can also be attached to a recipient via the inlet flange 113 and thus operated in a hanging position. In addition, the vacuum pump 111 can be designed in such a way that it can also be put into operation when it is aligned in a different way than in Fig. 21 is shown. It is also possible to realize embodiments of the vacuum pump in which the underside 141 is not arranged facing downwards, but to the side or facing upwards. In principle, any angle is possible.

Andere existierende Turbomolekularvakuumpumpen (nicht dargestellt), die insbesondere größer sind als die hier dargestellte Pumpe, können nicht stehend betrieben werden.Other existing turbomolecular vacuum pumps (not shown), which are particularly larger than the pump shown here, cannot be operated in an upright position.

An der Unterseite 141, die in Fig. 22 dargestellt ist, sind noch diverse Schrauben 143 angeordnet, mittels denen hier nicht weiter spezifizierte Bauteile der Vakuumpumpe aneinander befestigt sind. Beispielsweise ist ein Lagerdeckel 145 an der Unterseite 141 befestigt.On the underside 141, which is in Fig. 22 As shown, various screws 143 are arranged, by means of which components of the vacuum pump (not further specified here) are fastened to one another. For example, a bearing cover 145 is fastened to the underside 141.

An der Unterseite 141 sind außerdem Befestigungsbohrungen 147 angeordnet, über welche die Pumpe 111 beispielsweise an einer Auflagefläche befestigt werden kann. Dies ist bei anderen existierenden Turbomolekularvakuumpumpen (nicht dargestellt), die insbesondere größer sind als die hier dargestellte Pumpe, nicht möglich.Mounting holes 147 are also arranged on the underside 141, via which the pump 111 can be attached to a support surface, for example. This is not possible with other existing turbomolecular vacuum pumps (not shown), which are in particular larger than the pump shown here.

In den Figuren 22 bis 25 ist eine Kühlmittelleitung 148 dargestellt, in welcher das über die Kühlmittelanschlüsse 139 ein- und ausgeleitete Kühlmittel zirkulieren kann.In the Figures 22 to 25 a coolant line 148 is shown in which the coolant introduced and discharged via the coolant connections 139 can circulate.

Wie die Schnittdarstellungen der Figuren 23 bis 25 zeigen, umfasst die Vakuumpumpe mehrere Prozessgaspumpstufen zur Förderung des an dem Pumpeneinlass 115 anstehenden Prozessgases zu dem Pumpenauslass 117.As the sectional views of the Figures 23 to 25 show, the vacuum pump comprises several process gas pumping stages for conveying the process gas present at the pump inlet 115 to the pump outlet 117.

In dem Gehäuse 119 ist ein Rotor 149 angeordnet, der eine um eine Rotationsachse 151 drehbare Rotorwelle 153 aufweist.A rotor 149 is arranged in the housing 119 and has a rotor shaft 153 rotatable about a rotation axis 151.

Die Turbomolekularpumpe 111 umfasst mehrere pumpwirksam miteinander in Serie geschaltete turbomolekulare Pumpstufen mit mehreren an der Rotorwelle 153 befestigten radialen Rotorscheiben 155 und zwischen den Rotorscheiben 155 angeordneten und in dem Gehäuse 119 festgelegten Statorscheiben 157. Dabei bilden eine Rotorscheibe 155 und eine benachbarte Statorscheibe 157 jeweils eine turbomolekulare Pumpstufe. Die Statorscheiben 157 sind durch Abstandsringe 159 in einem gewünschten axialen Abstand zueinander gehalten.The turbomolecular pump 111 comprises several turbomolecular pump stages connected in series with a pumping effect, with several radial rotor disks 155 attached to the rotor shaft 153 and stator disks 157 arranged between the rotor disks 155 and fixed in the housing 119. A rotor disk 155 and an adjacent stator disk 157 each form a turbomolecular pump stage. The stator disks 157 are held at a desired axial distance from one another by spacer rings 159.

Die Vakuumpumpe umfasst außerdem in radialer Richtung ineinander angeordnete und pumpwirksam miteinander in Serie geschaltete Holweck-Pumpstufen. Es existieren andere Turbomolekularvakuumpumpen (nicht dargestellt), die keine Holweck-Pumpstufen aufweisen.The vacuum pump also comprises Holweck pump stages arranged one inside the other in the radial direction and connected in series to pump with one another. There are other turbomolecular vacuum pumps (not shown) that do not have Holweck pump stages.

Der Rotor der Holweck-Pumpstufen umfasst eine an der Rotorwelle 153 angeordnete Rotornabe 161 und zwei an der Rotornabe 161 befestigte und von dieser getragene zylindermantelförmige Holweck-Rotorhülsen 163, 165, die koaxial zur Rotationsachse 151 orientiert und in radialer Richtung ineinander geschachtelt sind. Ferner sind zwei zylindermantelförmige Holweck-Statorhülsen 167, 169 vorgesehen, die ebenfalls koaxial zu der Rotationsachse 151 orientiert und in radialer Richtung gesehen ineinander geschachtelt sind.The rotor of the Holweck pump stages comprises a rotor hub 161 arranged on the rotor shaft 153 and two cylinder-jacket-shaped Holweck rotor sleeves 163, 165 which are fastened to and supported by the rotor hub 161 and which are oriented coaxially to the rotation axis 151 and nested in one another in the radial direction. Furthermore, two cylinder-jacket-shaped Holweck stator sleeves 167, 169 are provided, which are also oriented coaxially to the rotation axis 151 and are nested in one another in the radial direction.

Die pumpaktiven Oberflächen der Holweck-Pumpstufen sind durch die Mantelflächen, also durch die radialen Innen- und/oder Außenflächen, der Holweck-Rotorhülsen 163, 165 und der Holweck-Statorhülsen 167, 169 gebildet. Die radiale Innenfläche der äußeren Holweck-Statorhülse 167 liegt der radialen Außenfläche der äußeren Holweck-Rotorhülse 163 unter Ausbildung eines radialen Holweck-Spalts 171 gegenüber und bildet mit dieser die der Turbomolekularpumpen nachfolgende erste Holweck-Pumpstufe. Die radiale Innenfläche der äußeren Holweck-Rotorhülse 163 steht der radialen Außenfläche der inneren Holweck-Statorhülse 169 unter Ausbildung eines radialen Holweck-Spalts 173 gegenüber und bildet mit dieser eine zweite Holweck-Pumpstufe. Die radiale Innenfläche der inneren Holweck-Statorhülse 169 liegt der radialen Außenfläche der inneren Holweck-Rotorhülse 165 unter Ausbildung eines radialen Holweck-Spalts 175 gegenüber und bildet mit dieser die dritte Holweck-Pumpstufe.The pumping surfaces of the Holweck pump stages are formed by the shell surfaces, i.e. the radial inner and/or outer surfaces, of the Holweck rotor sleeves 163, 165 and the Holweck stator sleeves 167, 169. The radial inner surface of the outer Holweck stator sleeve 167 lies opposite the radial outer surface of the outer Holweck rotor sleeve 163, forming a radial Holweck gap 171, and with this forms the first Holweck pumping stage following the turbomolecular pumps. The radial inner surface of the outer Holweck rotor sleeve 163 lies opposite the radial outer surface of the inner Holweck stator sleeve 169, forming a radial Holweck gap 173, and with this forms a second Holweck pumping stage. The radial inner surface of the inner Holweck stator sleeve 169 lies opposite the radial outer surface of the inner Holweck rotor sleeve 165, forming a radial Holweck gap 175, and with this forms the third Holweck pumping stage.

Am unteren Ende der Holweck-Rotorhülse 163 kann ein radial verlaufender Kanal vorgesehen sein, über den der radial außenliegende Holweck-Spalt 171 mit dem mittleren Holweck-Spalt 173 verbunden ist. Außerdem kann am oberen Ende der inneren Holweck-Statorhülse 169 ein radial verlaufender Kanal vorgesehen sein, über den der mittlere Holweck-Spalt 173 mit dem radial innenliegenden Holweck-Spalt 175 verbunden ist. Dadurch werden die ineinander geschachtelten Holweck-Pumpstufen in Serie miteinander geschaltet. Am unteren Ende der radial innenliegenden Holweck-Rotorhülse 165 kann ferner ein Verbindungskanal 179 zum Auslass 117 vorgesehen sein.A radially extending channel can be provided at the lower end of the Holweck rotor sleeve 163, via which the radially outer Holweck gap 171 is connected to the middle Holweck gap 173. In addition, a radially extending channel can be provided at the upper end of the inner Holweck stator sleeve 169, via which the middle Holweck gap 173 is connected to the radially inner Holweck gap 175. As a result, the nested Holweck pump stages are connected in series with one another. A connecting channel 179 to the outlet 117 can also be provided at the lower end of the radially inner Holweck rotor sleeve 165.

Die vorstehend genannten pumpaktiven Oberflächen der Holweck-Statorhülsen 167, 169 weisen jeweils mehrere spiralförmig um die Rotationsachse 151 herum in axialer Richtung verlaufende Holweck-Nuten auf, während die gegenüberliegenden Mantelflächen der Holweck-Rotorhülsen 163, 165 glatt ausgebildet sind und das Gas zum Betrieb der Vakuumpumpe 111 in den Holweck-Nuten vorantreiben.The above-mentioned pump-active surfaces of the Holweck stator sleeves 167, 169 each have a plurality of Holweck grooves running spirally around the rotation axis 151 in the axial direction, while the opposite lateral surfaces of the Holweck rotor sleeves 163, 165 are smooth and propel the gas in the Holweck grooves for operating the vacuum pump 111.

Zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle 153 sind ein Wälzlager 181 im Bereich des Pumpenauslasses 117 und ein Permanentmagnetlager 183 im Bereich des Pumpeneinlasses 115 vorgesehen.For the rotatable mounting of the rotor shaft 153, a rolling bearing 181 is provided in the area of the pump outlet 117 and a permanent magnet bearing 183 is provided in the area of the pump inlet 115.

Im Bereich des Wälzlagers 181 ist an der Rotorwelle 153 eine konische Spritzmutter 185 mit einem zu dem Wälzlager 181 hin zunehmenden Außendurchmesser vorgesehen. Die Spritzmutter 185 steht mit mindestens einem Abstreifer eines Betriebsmittelspeichers in gleitendem Kontakt. Bei anderen existierenden Turbomolekularvakuumpumpen (nicht dargestellt) kann anstelle einer Spritzmutter eine Spritzschraube vorgesehen sein. Da somit unterschiedliche Ausführungen möglich sind, wird in diesem Zusammenhang auch der Begriff "Spritzspitze" verwendet.In the area of the roller bearing 181, a conical spray nut 185 with an outer diameter that increases towards the roller bearing 181 is provided on the rotor shaft 153. The spray nut 185 is in sliding contact with at least one scraper of a fluid reservoir. In other existing turbomolecular vacuum pumps (not shown), a spray screw can be provided instead of a spray nut. Since different designs are thus possible, the term "spray tip" is also used in this context.

Der Betriebsmittelspeicher umfasst mehrere aufeinander gestapelte saugfähige Scheiben 187, die mit einem Betriebsmittel für das Wälzlager 181, z.B. mit einem Schmiermittel, getränkt sind.The operating fluid storage comprises several absorbent disks 187 stacked on top of each other, which are impregnated with an operating fluid for the rolling bearing 181, e.g. with a lubricant.

Im Betrieb der Vakuumpumpe 111 wird das Betriebsmittel durch kapillare Wirkung von dem Betriebsmittelspeicher über den Abstreifer auf die rotierende Spritzmutter 185 übertragen und in Folge der Zentrifugalkraft entlang der Spritzmutter 185 in Richtung des größer werdenden Außendurchmessers der Spritzmutter 185 zu dem Wälzlager 181 hin gefördert, wo es z.B. eine schmierende Funktion erfüllt. Das Wälzlager 181 und der Betriebsmittelspeicher sind durch einen wannenförmigen Einsatz 189 und den Lagerdeckel 145 in der Vakuumpumpe eingefasst.When the vacuum pump 111 is in operation, the operating fluid is transferred by capillary action from the operating fluid reservoir via the scraper to the rotating spray nut 185 and, as a result of the centrifugal force, is conveyed along the spray nut 185 in the direction of the increasing outer diameter of the spray nut 185 to the roller bearing 181, where it fulfills a lubricating function, for example. The roller bearing 181 and the operating fluid reservoir are enclosed in the vacuum pump by a trough-shaped insert 189 and the bearing cover 145.

Das Permanentmagnetlager 183 umfasst eine rotorseitige Lagerhälfte 191 und eine statorseitige Lagerhälfte 193, welche jeweils einen Ringstapel aus mehreren in axialer Richtung aufeinander gestapelten permanentmagnetischen Ringen 195, 197 umfassen. Die Ringmagnete 195, 197 liegen einander unter Ausbildung eines radialen Lagerspalts 199 gegenüber, wobei die rotorseitigen Ringmagnete 195 radial außen und die statorseitigen Ringmagnete 197 radial innen angeordnet sind.The permanent magnet bearing 183 comprises a rotor-side bearing half 191 and a stator-side bearing half 193, each of which comprises a ring stack of several permanent magnet rings 195, 197 stacked on top of one another in the axial direction. The ring magnets 195, 197 lie opposite one another to form a radial bearing gap 199, with the rotor-side ring magnets 195 being arranged radially on the outside and the stator-side ring magnets 197 being arranged radially on the inside.

Das in dem Lagerspalt 199 vorhandene magnetische Feld ruft magnetische Absto-ßungskräfte zwischen den Ringmagneten 195, 197 hervor, welche eine radiale Lagerung der Rotorwelle 153 bewirken. Die rotorseitigen Ringmagnete 195 sind von einem Trägerabschnitt 201 der Rotorwelle 153 getragen, welcher die Ringmagnete 195 radial außenseitig umgibt. Die statorseitigen Ringmagnete 197 sind von einem statorseitigen Trägerabschnitt 203 getragen, welcher sich durch die Ringmagnete 197 hindurch erstreckt und an radialen Streben 205 des Gehäuses 119 aufgehängt ist. Parallel zu der Rotationsachse 151 sind die rotorseitigen Ringmagnete 195 durch ein mit dem Trägerabschnitt 201 gekoppeltes Deckelelement 207 festgelegt. Die statorseitigen Ringmagnete 197 sind parallel zu der Rotationsachse 151 in der einen Richtung durch einen mit dem Trägerabschnitt 203 verbundenen Befestigungsring 209 sowie einen mit dem Trägerabschnitt 203 verbundenen Befestigungsring 211 festgelegt. Zwischen dem Befestigungsring 211 und den Ringmagneten 197 kann außerdem eine Tellerfeder 213 vorgesehen sein.The magnetic field present in the bearing gap 199 causes magnetic repulsion forces between the ring magnets 195, 197, which cause a radial bearing of the rotor shaft 153. The rotor-side ring magnets 195 are supported by a support section 201 of the rotor shaft 153, which surrounds the ring magnets 195 radially on the outside. The stator-side ring magnets 197 are supported by a stator-side support section 203, which extends through the ring magnets 197 and is suspended from radial struts 205 of the housing 119. The rotor-side ring magnets 195 are fixed parallel to the rotation axis 151 by a cover element 207 coupled to the support section 201. The stator-side ring magnets 197 are fixed parallel to the rotation axis 151 in one direction by a fastening ring 209 connected to the carrier section 203 and a fastening ring 211 connected to the carrier section 203. A disc spring 213 can also be provided between the fastening ring 211 and the ring magnets 197.

Innerhalb des Magnetlagers ist ein Not- bzw. Fanglager 215 vorgesehen, welches im normalen Betrieb der Vakuumpumpe 111 ohne Berührung leer läuft und erst bei einer übermäßigen radialen Auslenkung des Rotors 149 relativ zu dem Stator in Eingriff gelangt, um einen radialen Anschlag für den Rotor 149 zu bilden, damit eine Kollision der rotorseitigen Strukturen mit den statorseitigen Strukturen verhindert wird. Das Fanglager 215 ist als ungeschmiertes Wälzlager ausgebildet und bildet mit dem Rotor 149 und/oder dem Stator einen radialen Spalt, welcher bewirkt, dass das Fanglager 215 im normalen Pumpbetrieb außer Eingriff ist. Die radiale Auslenkung, bei der das Fanglager 215 in Eingriff gelangt, ist groß genug bemessen, sodass das Fanglager 215 im normalen Betrieb der Vakuumpumpe nicht in Eingriff gelangt, und gleichzeitig klein genug, sodass eine Kollision der rotorseitigen Strukturen mit den statorseitigen Strukturen unter allen Umständen verhindert wird.An emergency or safety bearing 215 is provided within the magnetic bearing, which runs idle without contact during normal operation of the vacuum pump 111 and only engages when there is an excessive radial deflection of the rotor 149 relative to the stator in order to form a radial stop for the rotor 149 so that a collision of the rotor-side structures with the stator-side structures is prevented. The safety bearing 215 is designed as an unlubricated roller bearing and forms a radial gap with the rotor 149 and/or the stator, which causes the safety bearing 215 to be disengaged during normal pumping operation. The radial deflection at which the safety bearing 215 engages is large enough so that the safety bearing 215 does not engage during 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 is prevented under all circumstances.

Die Vakuumpumpe 111 umfasst den Elektromotor 125 zum drehenden Antreiben des Rotors 149. Der Anker des Elektromotors 125 ist durch den Rotor 149 gebildet, dessen Rotorwelle 153 sich durch den Motorstator 217 hindurch erstreckt. Auf den sich durch den Motorstator 217 hindurch erstreckenden Abschnitt der Rotorwelle 153 kann radial außenseitig oder eingebettet eine Permanentmagnetanordnung angeordnet sein. Zwischen dem Motorstator 217 und dem sich durch den Motorstator 217 hindurch erstreckenden Abschnitt des Rotors 149 ist ein Zwischenraum 219 angeordnet, welcher einen radialen Motorspalt umfasst, über den sich der Motorstator 217 und die Permanentmagnetanordnung zur Übertragung des Antriebsmoments magnetisch beeinflussen können.The vacuum pump 111 comprises the electric motor 125 for rotating the rotor 149. The armature of the electric motor 125 is formed by the rotor 149, whose rotor shaft 153 extends through the motor stator 217. A permanent magnet arrangement can be arranged radially on the outside or embedded in the section of the rotor shaft 153 extending through the motor stator 217. Between the motor stator 217 and the section of the rotor 149 extending through the motor stator 217 there is an intermediate space 219 which comprises a radial motor gap, via which the motor stator 217 and the permanent magnet arrangement can magnetically influence each other to transmit the drive torque.

Der Motorstator 217 ist in dem Gehäuse innerhalb des für den Elektromotor 125 vorgesehenen Motorraums 137 festgelegt. Über den Sperrgasanschluss 135 kann ein Sperrgas, das auch als Spülgas bezeichnet wird, und bei dem es sich beispielsweise um Luft oder um Stickstoff handeln kann, in den Motorraum 137 gelangen. Über das Sperrgas kann der Elektromotor 125 vor Prozessgas, z.B. vor korrosiv wirkenden Anteilen des Prozessgases, geschützt werden. Der Motorraum 137 kann auch über den Pumpenauslass 117 evakuiert werden, d.h. im Motorraum 137 herrscht zumindest annäherungsweise der von der am Pumpenauslass 117 angeschlossenen Vorvakuumpumpe bewirkte Vakuumdruck.The motor stator 217 is fixed in the housing within the motor compartment 137 provided for the electric motor 125. A sealing gas, which is also referred to as purge gas and which can be air or nitrogen, for example, can enter the motor compartment 137 via the sealing gas connection 135. The electric motor 125 can be protected from process gas, e.g. from corrosive components of the process gas, via the sealing gas. The motor compartment 137 can also be evacuated via the pump outlet 117, i.e. the vacuum pressure in the motor compartment 137 is at least approximately the vacuum pressure caused by the forevacuum pump connected to the pump outlet 117.

Zwischen der Rotornabe 161 und einer den Motorraum 137 begrenzenden Wandung 221 kann außerdem eine sog. und an sich bekannte Labyrinthdichtung 223 vorgesehen sein, insbesondere um eine bessere Abdichtung des Motorraums 217 gegenüber den radial außerhalb liegenden Holweck-Pumpstufen zu erreichen.Furthermore, a so-called labyrinth seal 223, which is known per se, can be provided between the rotor hub 161 and a wall 221 delimiting the motor compartment 137, in particular in order to achieve a better sealing of the motor compartment 217 with respect to the Holweck pump stages located radially outside.

Nachfolgend wir die Versiegelung einer porösen Oxidschicht beispielhaft beschrieben. Es versteht sich, dass die nachfolgende Beschreibung lediglich der Veranschaulichung dient und die Erfindung in keiner Weise einschränkt.The sealing of a porous oxide layer is described below by way of example. It is understood that the following description is for illustrative purposes only and does not limit the invention in any way.

Eine pumpaktive Komponente einer Scrollvakuumpumpe aus einer Aluminiumlegierung (EN AW-6082) wurde zunächst anodisiert, um auf der Oberfläche dieser Komponente eine Oxidschicht zu erzeugen. Für die Anodisierung wurde ein Schwefelsäureelektrolyt bei 5 °C Badtemperatur und eine Stromdichte von 4 A/dm2 eingesetzt.A pump-active component of a scroll vacuum pump made of an aluminum alloy (EN AW-6082) was first anodized to create an oxide layer on the surface of this component. A sulfuric acid electrolyte at a bath temperature of 5 °C and a current density of 4 A/dm 2 was used for the anodization.

Anschließend, d.h. ohne zwischengeschaltete Trocknung, wurde die Komponente in einer Vakuum-Zelle einem Unterdruck ausgesetzt, um Rückstände und Verunreinigungen aus den Poren der Oxidschicht zu entfernen. Die Komponente wurde dann, unter anliegendem Vakuum, mit einer wässrigen 10 Gew.-%igen Natriumacrylatlösung behandelt. Selbstverständlich ist das Vakuum dabei so gewählt, dass es nicht zu einem Sieden der Natriumacrylatlösung kommt. Das Natriumacrylat liegt als ionogene Dispersion in der wässrigen Lösung vor. Während der Behandlung mit der Natriumacrylatlösung ist die Komponente als Anode gepolt, wobei eine Gleichspannung von 60 V und eine Stromdichte von 2A/dm2 anliegt. Die Behandlungsdauer im vorliegenden Beispiel betrug 5 Minuten. Durch die Stromdichte (gerichtete Strömung) werden die Acrylat(teilchen)/ionen in der Pore entladen/abgeschieden/ausgefällt und verschließen somit die Poren der durch die Anodisierung hergestellten Oxidschicht.Subsequently, i.e. without intermediate drying, the component was exposed to a negative pressure in a vacuum cell in order to remove residues and impurities from the pores of the oxide layer. The component was then treated with an aqueous 10 wt. % sodium acrylate solution under vacuum. The vacuum is naturally selected so that the sodium acrylate solution does not boil. The sodium acrylate is present as an ionogenic dispersion in the aqueous solution. During treatment with the sodium acrylate solution, the component is polarized as an anode, with a direct voltage of 60 V and a current density of 2A/dm 2 applied. The treatment time in this example was 5 minutes. The current density (directed flow) discharges/deposits/precipitates the acrylate (particles)/ions in the pore and thus closes the pores of the oxide layer produced by anodization.

Anschließend wurde die Natriumacrylatlösung entfernt und das Bauteil bei 100 bis 180 °C Temperaturbehandelt. Hierbei kommt es zu einer Polymerisation des Acrylats, wodurch die Poren dauerhaft verschlossen werden.The sodium acrylate solution was then removed and the component was heat treated at 100 to 180 °C. This causes the acrylate to polymerize, permanently sealing the pores.

Bei dem beispielhaften Verfahren zur Herstellung der versiegelten Oberfläche bildet sich eine Filmstärke auf der Oberfläche von < 1 µm aus. Je nach Dauer und Stromstärke sind auch deutlich dickere Filme zu erreichen, d.h. bis zu 5 µm sind erreichbar. Umgekehrt kann auch eine sehr geringe Filmstärke erreicht werden, d.h. die Polymerisation des Acrylats findet im Wesentlichen innerhalb der Poren statt. Die Filmstärke bezieht sich auf einen zusätzlichen Auftrag durch die Versiegelung auf die poröse Oberfläche, die zuvor durch Anodisieren gebildet wurde.In the exemplary process for producing the sealed surface, a film thickness of < 1 µm is formed on the surface. Depending on the duration and current strength, significantly thicker films can be achieved, ie up to 5 µm are achievable. Conversely, a very low film thickness can also be achieved, ie the polymerization of the acrylate takes place essentially within the pores The film thickness refers to an additional layer of sealant applied to the porous surface previously formed by anodizing.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

zu den Fig. 1 bis 16

20
Scrollpumpe
22
erstes Gehäuseelement
24
zweites Gehäuseelement/feststehendes Spiralbauteil
26
Spiralwand
28
Spiralwand
30
bewegliches Spiralbauteil
32
Exzenterwelle
34
Motor
36
Wälzlager
38
Exzenterzapfen
40
Wälzlager
42
Wellbalg
44
Lüfter
46
Luftleithaube
48
Elektronikgehäuse
50
Kanal
52
Kammer
54
Rippe
56
Ausnehmung
58
Rippe
60
Drucksensor
62
Kanal
64
Dichtungselement
66
Grundplatte
68
Haltevorsprung
70
erster Zwischenabschnitt
72
zweiter Zwischenabschnitt
74
dritter Zwischenabschnitt
76
Einspannvorrichtung
78
Dreibackenfutter
80
Ausnehmung
82
Ausgleichsgewicht
84
Befestigungsbohrung
86
Wellenabsatz
88
Gehäuseschulter
90
Gasballastventil
92
Betätigungsgriff
94
Kunststoffkörper
96
Basiselement
98
Bohrung
100
Rückschlagventil
102
Stopfen
104
Befestigungsschraube
106
drehbares Element
108
Bohrung
110
Bohrung
112
Deckel
114
Nut
116
innere Seitenwand
118
äußere Seitenwand
120
erster Spiralabschnitt
122
zweiter Spiralabschnitt
124
Luftstrom
126
Buchse
128
Stecker
130
Trennwand
132
Ausnehmung
134
Übergangspassung
136
O-Ring
138
Abdrückgewinde
140
Senkung
142
Befestigungsschraube
144
Dom
150
Dichtung
152
Gleitschicht
154
Träger
to the Fig. 1 to 16
20
Scroll pump
22
first housing element
24
second housing element/fixed spiral component
26
Spiral wall
28
Spiral wall
30
movable spiral component
32
Eccentric shaft
34
engine
36
roller bearing
38
Eccentric pin
40
roller bearing
42
Corrugated bellows
44
Fan
46
Air duct hood
48
Electronic housing
50
channel
52
chamber
54
rib
56
Recess
58
rib
60
Pressure sensor
62
channel
64
Sealing element
66
Base plate
68
Holding projection
70
first intermediate section
72
second intermediate section
74
third intermediate section
76
Clamping device
78
Three-jaw chuck
80
Recess
82
Counterweight
84
Mounting hole
86
Wave heel
88
Housing shoulder
90
Gas ballast valve
92
Operating handle
94
Plastic body
96
Basic element
98
drilling
100
check valve
102
Plug
104
Fixing screw
106
rotating element
108
drilling
110
drilling
112
Lid
114
Groove
116
inner side wall
118
outer side wall
120
first spiral section
122
second spiral section
124
Airflow
126
Rifle
128
Plug
130
partition wall
132
Recess
134
Transitional fit
136
O-ring
138
Forcing thread
140
Reduction
142
Fixing screw
144
Cathedral
150
poetry
152
Sliding layer
154
carrier

zu den Fig. 21 bis 25:

111
Turbomolekularpumpe
113
Einlassflansch
115
Pumpeneinlass
117
Pumpenauslass
119
Gehäuse
121
Unterteil
123
Elektronikgehäuse
125
Elektromotor
127
Zubehöranschluss
129
Datenschnittstelle
131
Stromversorgungsanschluss
133
Fluteinlass
135
Sperrgasanschluss
137
Motorraum
139
Kühlmittelanschluss
141
Unterseite
143
Schraube
145
Lagerdeckel
147
Befestigungsbohrung
148
Kühlmittelleitung
149
Rotor
151
Rotationsachse
153
Rotorwelle
155
Rotorscheibe
157
Statorscheibe
159
Abstandsring
161
Rotornabe
163
Holweck-Rotorhülse
165
Holweck-Rotorhülse
167
Holweck-Statorhülse
169
Holweck-Statorhülse
171
Holweck-Spalt
173
Holweck-Spalt
175
Holweck-Spalt
179
Verbindungskanal
181
Wälzlager
183
Permanentmagnetlager
185
Spritzmutter
187
Scheibe
189
Einsatz
191
rotorseitige Lagerhälfte
193
statorseitige Lagerhälfte
195
Ringmagnet
197
Ringmagnet
199
Lagerspalt
201
Trägerabschnitt
203
Trägerabschnitt
205
radiale Strebe
207
Deckelelement
209
Stützring
211
Befestigungsring
213
Tellerfeder
215
Not- bzw. Fanglager
217
Motorstator
219
Zwischenraum
221
Wandung
223
Labyrinthdichtung
to the Fig. 21 to 25 :
111
Turbomolecular pump
113
Inlet flange
115
Pump inlet
117
Pump outlet
119
Housing
121
Bottom part
123
Electronic housing
125
Electric motor
127
Accessory connection
129
Data interface
131
Power supply connection
133
Flood inlet
135
Sealing gas connection
137
Engine compartment
139
Coolant connection
141
bottom
143
screw
145
Bearing cap
147
Mounting hole
148
Coolant line
149
rotor
151
Rotation axis
153
Rotor shaft
155
Rotor disc
157
Stator disc
159
Spacer ring
161
Rotor hub
163
Holweck rotor sleeve
165
Holweck rotor sleeve
167
Holweck stator sleeve
169
Holweck stator sleeve
171
Holweck gap
173
Holweck gap
175
Holweck gap
179
Connecting channel
181
roller bearing
183
Permanent magnet bearings
185
Injection nut
187
disc
189
Mission
191
rotor-side bearing half
193
stator side bearing half
195
Ring magnet
197
Ring magnet
199
Bearing gap
201
Carrier section
203
Carrier section
205
radial strut
207
Cover element
209
Support ring
211
Mounting ring
213
Disc spring
215
Emergency or rescue camp
217
Motor stator
219
Space
221
Wall
223
Labyrinth seal

Claims (15)

Pumpe, insbesondere Vakuumpumpe, umfassend eine pumpaktive Komponente mit einer Beschichtung, wobei die Beschichtung eine, insbesondere durch anodische Oxidation in einem säurehaltigen Elektrolyten gebildete, Poren aufweisende Oxidschicht sowie eine fluorfreie Polymer-basierte und/oder Sol-Gel-basierte Versiegelung umfasst, und wobei die Poren der Oxidschicht zumindest teilweise von der Versiegelung bedeckt und/oder mit der Versiegelung imprägniert und/oder mit der Versiegelung gefüllt sind. Pump, in particular vacuum pump, comprising a pump-active component with a coating, wherein the coating comprises a porous oxide layer, in particular formed by anodic oxidation in an acidic electrolyte, and a fluorine-free polymer-based and/or sol-gel-based seal, and wherein the pores of the oxide layer are at least partially covered by the sealant and/or impregnated with the sealant and/or filled with the sealant. Pumpe nach Anspruch 1,
wobei es sich um eine Spiral- oder Scrollpumpe, insbesondere Spiral- oder Scrollvakuumpumpe, mit als Spiralelemente ausgebildeten Förderelementen handelt, wobei die Versiegelung zumindest bereichsweise auf zumindest eines der als Spiralelemente ausgebildeten Förderelemente aufgebracht ist.Pump according to claim 1,
wherein it is a spiral or scroll pump, in particular a spiral or scroll vacuum pump, with conveying elements designed as spiral elements, wherein the seal is applied at least in regions to at least one of the conveying elements designed as spiral elements. Pumpe nach Anspruch 1,
wobei es sich um eine Kolbenpumpe, insbesondere Kolbenvakuumpumpe, mit zumindest einem Zylinder mit einer Zylinderinnenwand und einem in dem Zylinder bewegbaren Kolben handelt, wobei die Versiegelung zumindest bereichsweise auf die Zylinderinnenwand und/oder den Kolben aufgebracht ist.Pump according to claim 1,
wherein it is a piston pump, in particular a piston vacuum pump, with at least one cylinder with an inner cylinder wall and a piston movable in the cylinder, wherein the seal is applied at least partially to the inner cylinder wall and/or the piston. Pumpe nach Anspruch 1,
wobei es sich um eine Turbomolekularpumpe handelt, wobei die Versiegelung zumindest bereichsweise auf Rotorscheiben und/oder Statorscheiben aufgebracht ist.Pump according to claim 1,
which is a turbomolecular pump, wherein the seal is applied at least partially to rotor disks and/or stator disks. Verfahren zum Beschichten einer pumpaktiven Komponente einer Pumpe, umfassend die folgenden Schritte; Schritt A) Bereitstellen der pumpaktiven Komponente aus einem Leichtmetallwerkstück mit einer porösen Oxidschicht auf einer Oberfläche, Schritt B) die pumpaktive Komponente einem Unterdruck Aussetzen, Schritt C) Kontaktieren der porösen Oxidschicht mit einer Lösung, umfassend zumindest einen, insbesondere fluorfreien, polymerisierbaren Versiegelungsvorläufer und/oder zumindest einen Sol-Gel-basierten Versiegelungsvorläufer, wobei zumindest während einem der Schritte A) bis C) an dem pumpaktiven Teil eine Spannung angelegt ist. Method for coating a pump-active component of a pump, comprising the following steps; Step A) Providing the pump-active component from a light metal workpiece with a porous oxide layer on a surface, Step B) Expose the pump-active component to a negative pressure, Step C) contacting the porous oxide layer with a solution comprising at least one, in particular fluorine-free, polymerizable sealing precursor and/or at least one sol-gel-based sealing precursor, wherein a voltage is applied to the pump-active part at least during one of steps A) to C). Verfahren nach Anspruch 5,
wobei in Schritt C) die Lösung Ionen und/oder ionische Verbindungen enthält.Method according to claim 5,
wherein in step C) the solution contains ions and/or ionic compounds. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
wobei in der Lösung von Schritt C) zumindest eine Verbindung mit funktionellen Gruppen aus den Familien der organischen Anionen, wie beispielsweise der substituierten Acrylate und/oder substituierten Acetate und/oder substituierten Styrole und/oder substituierten Isocyanate und/oder Carboxyle und/oder Sulfonsäure und/oder aus der Familie der anorganischen Ionen, wie beispielsweise Silicate, Aluminate, enthalten ist.Method according to claim 5 or 6,
wherein the solution of step C) contains at least one compound having functional groups from the families of organic anions, such as substituted acrylates and/or substituted acetates and/or substituted styrenes and/or substituted isocyanates and/or carboxyls and/or sulfonic acid and/or from the family of inorganic ions, such as silicates, aluminates. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 7,
wobei die Spannung während der Behandlung der pumpaktiven Komponente sukzessive erhöht wird.Method according to at least one of claims 5 to 7,
whereby the voltage is gradually increased during the treatment of the pump-active component. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 8,
wobei die Spannung zwischen 50 und 300 V beträgt.Method according to at least one of claims 5 to 8,
where the voltage is between 50 and 300 V. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 9,
wobei die Spannung unter Verwendung eines Gleichstroms an die pumpaktive Komponente angelegt wird.Method according to at least one of claims 5 to 9,
wherein the voltage is applied to the pump-active component using a direct current. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 10,
wobei die pumpaktive Komponente nach Abschluss der elektrochemischen Behandlung, vorzugsweise bei 100 °C bis 300 °C, wärmebehandelt wird.Method according to at least one of claims 5 to 10,
wherein the pump-active component is heat treated after completion of the electrochemical treatment, preferably at 100 °C to 300 °C. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 11,
wobei der Versiegelungsvorläufer während der elektrochemischen Behandlung in den Poren ausgefällt wird.Method according to at least one of claims 5 to 11,
whereby the sealing precursor is precipitated in the pores during the electrochemical treatment. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 12,
wobei der Versiegelungsvorläufer in der Pore polymerisiert wird.Method according to at least one of claims 5 to 12,
whereby the sealing precursor is polymerized in the pore. Pumpe mit einer pumpaktiven Komponente, erhältlich nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 13.Pump with a pump-active component, obtainable by a process according to one of claims 5 to 13. Pumpe nach Anspruch 14,
wobei die Pumpe ein Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ist.Pump according to claim 14,
wherein the pump is a pump according to one of claims 1 to 4.
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