JP2012529591A - Vacuum pump - Google Patents

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ホルツァー，レイナー
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オーリコン レイボルド バキューム ゲーエムベーハー
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Abstract

【解決手段】本発明は、真空ポンプ、特にターボ分子ポンプに関しており、真空ポンプは軸(12)に支持されたポンプ要素(14)を備えている。軸(12)は、第１の軸受組立体(24)と第２の軸受組立体(26)とによりポンプハウジング(10)内に支持されている。動作中に生じる軸(12)とポンプハウジング(10)との熱膨張の差を補償するために、第１の軸受組立体(24)は、軸方向の移動を少なくとも部分的に補償するための補償要素(32)を有する。The invention relates to a vacuum pump, in particular a turbomolecular pump, which comprises a pump element (14) supported on a shaft (12). The shaft (12) is supported in the pump housing (10) by a first bearing assembly (24) and a second bearing assembly (26). To compensate for the difference in thermal expansion between the shaft (12) and the pump housing (10) that occurs during operation, the first bearing assembly (24) is for at least partially compensating for axial movement. It has a compensation element (32).

Description

本発明は、真空ポンプ、特にはターボ分子真空ポンプに関する。   The present invention relates to a vacuum pump, in particular a turbomolecular vacuum pump.

真空ポンプは、ポンプハウジング内にポンプ要素を備えており、ポンプ要素は、ターボ分子真空ポンプの場合にはポンプロータの形態で設けられている。前記ポンプ要素は軸に支持されている。軸は、ポンプハウジング内に２つの軸受組立体により支持されている。このような支持は通常、浮動軸受と固定軸受とにより行われる。特には受動型磁気軸受として実現され得る浮動軸受によって、磁気軸受又は玉軸受である固定軸受が軸方向に付勢される。   The vacuum pump comprises a pump element in the pump housing, which is provided in the form of a pump rotor in the case of a turbomolecular vacuum pump. The pump element is supported on a shaft. The shaft is supported in the pump housing by two bearing assemblies. Such support is usually provided by a floating bearing and a fixed bearing. In particular, a floating bearing, which can be realized as a passive magnetic bearing, biases a fixed bearing, which is a magnetic bearing or a ball bearing, in the axial direction.

独国特許出願公開第19804768号明細書German Patent Application No. 19804768

一方の軸受要素を支えるポンプハウジングと他方の軸受要素を支える軸との異なる熱膨張により、軸受要素が軸方向に変位する。このため、例えば固定軸受が玉軸受として形成され、浮動軸受が磁気軸受として形成されている場合、磁気軸受の２つの軸受要素が軸方向に変位する。磁気軸受の２つの軸受要素が軸方向に変位するため、磁気軸受の軸方向の力が変化する。この結果、固定軸受の軸方向の付勢が動作範囲に応じて変化する。このような場合、例えば軸方向の付勢力が固定軸受に作用しなくなるという無駄な動作状態が生じる虞がある。   Due to the different thermal expansions of the pump housing that supports one bearing element and the shaft that supports the other bearing element, the bearing element is displaced in the axial direction. For this reason, for example, when the fixed bearing is formed as a ball bearing and the floating bearing is formed as a magnetic bearing, the two bearing elements of the magnetic bearing are displaced in the axial direction. Since the two bearing elements of the magnetic bearing are displaced in the axial direction, the axial force of the magnetic bearing changes. As a result, the axial urging of the fixed bearing changes according to the operating range. In such a case, there is a possibility that a useless operation state in which, for example, the axial biasing force does not act on the fixed bearing may occur.

ターボ分子ポンプでは、温度が130 ℃に上昇する場合がある。特に、軸とポンプハウジングとの温度差と、使用される材料とに応じて、相当な変位が軸方向に生じる場合がある。例えば、組み合わせで支持されるターボ分子ポンプでは、磁気軸受の径方向の剛性の大きさを300 N/mmとする必要がある。そのため、軸方向の剛性の大きさが約600 N/mmになる。軸方向の変位が既に0.2 mmであるため、最初に設定された軸方向の軸受力は約200N変わる。   For turbomolecular pumps, the temperature may rise to 130 ° C. In particular, considerable displacement may occur in the axial direction depending on the temperature difference between the shaft and the pump housing and the material used. For example, in a turbo molecular pump supported in combination, the radial rigidity of the magnetic bearing needs to be 300 N / mm. Therefore, the axial rigidity is about 600 N / mm. Since the axial displacement is already 0.2 mm, the initially set axial bearing force changes by about 200N.

本発明の目的は、固定軸受が、軸方向の付勢力を、好ましくは動作範囲全体に亘って略一定の軸方向の付勢力を受ける真空ポンプを提供することである。   An object of the present invention is to provide a vacuum pump in which a fixed bearing receives an axial biasing force, preferably a substantially constant axial biasing over the entire operating range.

本発明によれば、上記の目的は請求項１に定義された特徴によって達成される。   According to the invention, the above object is achieved by the features defined in claim 1.

本発明によれば、ポンプハウジングに連結された軸受要素と軸に連結された軸受要素との間の軸方向の変位を少なくとも部分的に補償するために、軸を支持する２つの軸受組立体の内の第１の軸受組立体が補償要素を備えている。熱膨張によって引き起こされるような軸受要素の互いに対する変位を少なくとも部分的に補償するこのような補償要素を設けることにより、固定軸受に作用する軸方向の付勢が、動作期間全体に亘って可能な限り大きな範囲内で一定に維持され得る。特に、前記補償要素の材料を適切に選択することにより、軸方向の変位の略完全な補償を達成することが可能になり、そのため、固定軸受に作用する軸方向の付勢力は、動作範囲の略全体に亘って一定のままである。   In accordance with the present invention, two bearing assemblies supporting shafts are provided to at least partially compensate for axial displacement between a bearing element coupled to the pump housing and a bearing element coupled to the shaft. An inner first bearing assembly includes a compensation element. By providing such compensation elements that at least partially compensate for the displacement of the bearing elements relative to each other as caused by thermal expansion, an axial bias acting on the fixed bearing is possible over the entire operating period. It can be kept constant within the largest possible range. In particular, by properly selecting the material of the compensation element, it is possible to achieve almost complete compensation of axial displacement, so that the axial biasing force acting on the fixed bearing is within the operating range. It remains constant throughout substantially the whole.

本発明によれば、前記補償要素は、２つの軸受要素の内の一方にのみ作用するように配置されていることが好ましい。この点に関して、２つの軸受要素の内のどちらがより大きな軸方向の変位を受けるかを検査により検出することが可能であり、そのため、補償要素がこの軸受要素に反対の軸方向の力を加えることが可能である。真空ポンプ、特にはターボ分子ポンプでは、一又は複数のロータを支持する軸の軸方向の膨張が、ポンプハウジングの対応する膨張より通常大きい。本発明では２つの軸受要素の内の一方に作用する補償要素を設けることにより、軸とポンプハウジングとの異なる軸方向の膨張が、少なくとも部分的に、好ましくは略完全に補償され得る。この点に関して、第１の実施形態によれば、補償要素を、ポンプハウジングに連結された軸受要素に作用するように配置することが可能である。従って、軸の軸方向の膨張がポンプハウジングの軸方向の膨張より大きい場合、ポンプハウジングに連結された軸受要素のある種の追随移動が行なわれる。ここで、ロータの熱膨張によって引き起こされた、軸に連結された軸受要素の変位と、補償要素によって引き起こされた、ポンプハウジングに連結された軸受要素の変位とが同一の方向に行われる。   According to the invention, the compensation element is preferably arranged to act on only one of the two bearing elements. In this regard, it is possible to detect by inspection which of the two bearing elements is subjected to a greater axial displacement, so that the compensating element applies an opposite axial force to this bearing element. Is possible. In vacuum pumps, in particular turbomolecular pumps, the axial expansion of the shaft supporting one or more rotors is usually greater than the corresponding expansion of the pump housing. In the present invention, by providing a compensation element acting on one of the two bearing elements, the different axial expansion of the shaft and the pump housing can be compensated at least partly, preferably almost completely. In this regard, according to the first embodiment, the compensation element can be arranged to act on the bearing element connected to the pump housing. Thus, if the axial expansion of the shaft is greater than the axial expansion of the pump housing, some follow-up movement of the bearing element connected to the pump housing takes place. Here, the displacement of the bearing element connected to the shaft caused by the thermal expansion of the rotor and the displacement of the bearing element connected to the pump housing caused by the compensation element take place in the same direction.

更に補償要素を、軸に連結された軸受要素に作用するように配置することが可能である。軸の軸方向の膨張がここでもポンプハウジングの軸方向の膨張より大きい場合、補償要素は、軸の熱膨張によって引き起こされた、軸に連結された軸受要素の変位を無効にする。   Furthermore, the compensation element can be arranged to act on the bearing element connected to the shaft. If the axial expansion of the shaft is again greater than the axial expansion of the pump housing, the compensation element negates the displacement of the bearing element connected to the shaft caused by the thermal expansion of the shaft.

任意には、２つの補償要素を設けることも可能であり、補償要素の内の一方が、軸に連結された軸受要素に作用し、他方の補償要素が、ポンプハウジングに連結された軸受要素に作用する。この場合、２つの補償要素の補償方向が互いに反対である。このような配置により、夫々の補償要素によって引き起こされる夫々の軸受要素の軸方向の変位は、２つの軸受要素が互いに反対の方向に変位されるのでより小さくなり、その結果、２つの補償要素が夫々軸方向の補償の一部のみを行うだけでよいという利点がある。   Optionally, it is also possible to provide two compensation elements, one of the compensation elements acting on the bearing element connected to the shaft and the other compensation element on the bearing element connected to the pump housing. Works. In this case, the compensation directions of the two compensation elements are opposite to each other. With such an arrangement, the axial displacement of each bearing element caused by the respective compensation element is smaller because the two bearing elements are displaced in opposite directions, so that the two compensation elements are There is an advantage that only a part of the axial compensation needs to be performed.

補償要素は、軸受要素と同様に、好ましくは環状に配置されており、好ましくは環として形成されている。特に高熱膨脹係数を実質的に有する材料を用いた補償要素が使用されていることが特に好ましい。全ての側面が高剛性の材料によって画定されているチャンバ内に補償要素を配置する場合、つまり、補償要素が閉チャンバ内に配置されている場合には、補償要素の材料が等方性の温度特性を有することが有用である。この点に関する材料として、ポリマーが特に適している。補償要素が閉チャンバ内に配置されておらず、特に径方向に画定されていない場合、補償要素に異方性材料が用いられていることが好ましく、補償要素が異方性材料から形成されていることが更に好ましい。補償要素の材料は、軸の長手方向、つまり軸方向に高熱膨脹係数を有し、且つ径方向に高剛性を有して構成されており、更に、材料の径方向の熱膨張が小さい。このようなタイプの補償要素として、例えば周方向に巻かれたCFK シェルが適している。補償要素の材料として、適切なペースト状又は流体状の材料を用いることが可能である。   The compensation element, like the bearing element, is preferably arranged in a ring and is preferably formed as a ring. In particular, it is particularly preferred that a compensation element using a material that has a substantially high thermal expansion coefficient is used. If the compensation element is placed in a chamber where all sides are defined by a rigid material, that is, if the compensation element is placed in a closed chamber, the compensation element material is at an isotropic temperature. It is useful to have properties. Polymers are particularly suitable as materials in this regard. If the compensation element is not arranged in a closed chamber and is not defined in particular in the radial direction, it is preferred that an anisotropic material is used for the compensation element, and the compensation element is formed from an anisotropic material. More preferably. The material of the compensation element has a high thermal expansion coefficient in the longitudinal direction of the shaft, that is, the axial direction, and has a high rigidity in the radial direction, and further, the thermal expansion in the radial direction of the material is small. As a compensation element of this type, for example, a circumferentially wound CFK shell is suitable. As a material for the compensation element, it is possible to use a suitable paste-like or fluid-like material.

補償要素は、好ましくはエラストマー材料から形成された環として設けられているか、又は環状ラインに沿って配置され補償要素を形成する個々の部材の組立体として設けられていることが好ましい。   The compensation element is preferably provided as an annulus formed from an elastomeric material, or as an assembly of individual members arranged along the annular line to form the compensation element.

補償要素の材料の熱膨脹係数により、固定軸受に必要な付勢力が動作範囲の略全体に亘って維持されるために、補償要素の材料が、所与の動作状態で生じる軸方向の変位に応じて選択されることが特に好ましい。補償要素の材料の選択がこの点に基づき適切に行われ、従って、材料は適切な熱膨脹係数を有することが好ましい。補償要素の材料の熱膨脹係数を、０℃から120 ℃までの温度範囲内で軸の材料の熱膨脹係数より大きくすべきである。補償要素の材料の熱膨脹係数と軸方向の膨張とは、軸方向の力の許容可能な変化を超えないように設定されていることが好ましい。軸方向の力の許容可能な変化は、例えば20℃で初期値の50%に設定され得る。   Due to the coefficient of thermal expansion of the compensation element material, the biasing force required for the fixed bearing is maintained over substantially the entire operating range, so that the compensation element material is subject to axial displacements occurring in a given operating state. It is particularly preferable that these are selected. The selection of the compensation element material is made appropriately on this point, and therefore it is preferred that the material has a suitable coefficient of thermal expansion. The coefficient of thermal expansion of the compensation element material should be greater than the coefficient of thermal expansion of the shaft material within the temperature range of 0 ° C to 120 ° C. Preferably, the coefficient of thermal expansion and axial expansion of the compensation element material are set so as not to exceed an acceptable change in axial force. The allowable change in axial force can be set to 50% of the initial value at 20 ° C., for example.

補償要素の径方向の膨張を防止するため、又はこのような膨張を小さな範囲内に少なくとも維持するために、径方向の膨張を制限するための制限要素が設けられていることが好ましい。環状の補償要素、又は環状ラインに沿って配置され補償要素を形成する個々の部材の場合、制限要素は、同様に環状であることが好ましい。補償要素が、例えばポンプハウジングに連結された軸受要素に作用する場合、補償要素は、ポンプハウジングの壁と補償要素の内側に位置付けられた環状の制限要素との間に径方向に配置されていることが好ましい。対応して、補償要素が軸に連結された軸受要素に作用する場合、補償要素は、軸の外面と、補償要素を囲み好ましくは環状をなす制限要素との間に配置されている。   In order to prevent radial expansion of the compensation element, or in order to at least keep such expansion within a small range, a limiting element is preferably provided for limiting the radial expansion. In the case of an annular compensation element or an individual member arranged along the annular line to form the compensation element, the limiting element is preferably annular as well. If the compensation element acts on a bearing element connected to the pump housing, for example, the compensation element is arranged radially between the wall of the pump housing and the annular limiting element located inside the compensation element. It is preferable. Correspondingly, when the compensation element acts on a bearing element connected to the shaft, the compensation element is arranged between the outer surface of the shaft and a limiting element surrounding the compensation element, preferably in an annular shape.

好ましい実施形態によれば、第１の軸受組立体は、磁気軸受として形成されており、好ましくは永久磁気軸受として形成されている。固定軸受として機能する第２の軸受組立体は、好ましい実施形態によれば、転がり軸受として形成されており、好ましくは玉軸受として形成されている。   According to a preferred embodiment, the first bearing assembly is formed as a magnetic bearing, preferably as a permanent magnetic bearing. According to a preferred embodiment, the second bearing assembly that functions as a fixed bearing is formed as a rolling bearing, preferably as a ball bearing.

磁気軸受により固定軸受に軸方向の力を加えるために、磁気軸受の２つの軸受要素の個々の磁石要素が、互いに対して軸方向に変位した位置に配置されている。本発明によれば、補償要素を設けることにより、軸方向の僅かな変位が動作範囲の略全体に亘って維持されることが可能になる。   In order to apply an axial force to the fixed bearing by the magnetic bearing, the individual magnet elements of the two bearing elements of the magnetic bearing are arranged in a position displaced axially relative to each other. According to the present invention, by providing the compensation element, a slight axial displacement can be maintained over substantially the entire operating range.

補償要素の作用を受ける第１の軸受組立体の、つまり特には磁気軸受の軸受要素が、軸方向に変位可能であることが好ましい。補償要素が、ポンプハウジングに連結された軸受要素に作用するか、又は軸に連結された軸受要素に作用するかに応じて、軸受要素はポンプハウジング又は軸に変位可能なように軸方向に対応して連結されている。復帰要素が設けられていることが好ましく、そのため、構成部品の冷却中、従って補償要素の冷却中に、対応する軸受要素の復帰が確保される。例えばばねとして形成された前記復帰要素は、補償要素とは軸方向に反対側である対応する軸受要素の側に配置されていることが好ましい。しかしながら、復帰要素を補償要素に組み込むことが更に可能である。任意には、補償要素が対応する軸受要素に軸方向に強固に連結されている場合、別個の復帰要素は省略され得る。そのため、温度変化による補償要素の収縮が、対応する軸受要素の引張りを引き起こす。   It is preferred that the bearing element of the first bearing assembly that is subjected to the action of the compensation element, that is to say in particular a magnetic bearing, is displaceable in the axial direction. Depending on whether the compensation element acts on a bearing element connected to the pump housing or on a bearing element connected to the shaft, the bearing element is axially adapted to be displaceable to the pump housing or shaft Are connected. A return element is preferably provided, so that during the cooling of the component and thus the cooling of the compensation element, the return of the corresponding bearing element is ensured. The return element, for example formed as a spring, is preferably arranged on the side of the corresponding bearing element that is axially opposite to the compensation element. However, it is further possible to incorporate a return element into the compensation element. Optionally, a separate return element may be omitted if the compensation element is firmly connected axially to the corresponding bearing element. Therefore, shrinkage of the compensation element due to temperature changes causes pulling of the corresponding bearing element.

ポンプハウジングに連結された軸受要素に作用する非能動型補償要素を備えたターボ分子ポンプの第１の好ましい実施形態を示す概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a first preferred embodiment of a turbomolecular pump with an inactive compensating element acting on a bearing element connected to a pump housing. 補償要素が動作状態にある、図１に図示されたターボ分子ポンプを示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the turbomolecular pump illustrated in FIG. 1 with the compensation element in operation. ポンプハウジングに連結された軸受要素に作用する非能動型補償要素を備えたターボ分子ポンプの第２の好ましい実施形態を示す概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a second preferred embodiment of a turbomolecular pump with an inactive compensation element acting on a bearing element connected to the pump housing. 軸に連結された軸受要素に作用する非能動型補償要素を備えたターボ分子ポンプの第３の好ましい実施形態を示す概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a third preferred embodiment of a turbomolecular pump with an inactive compensation element acting on a bearing element connected to a shaft. 軸に連結された軸受要素に作用する非能動型補償要素を備えたターボ分子ポンプの第４の好ましい実施形態を示す概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a fourth preferred embodiment of a turbomolecular pump with an inactive compensation element acting on a bearing element connected to a shaft.

本発明を、好ましい実施形態により添付図面を参照して更に詳細に以下に説明する。   The invention will be described in more detail below with the aid of preferred embodiments and with reference to the accompanying drawings.

ターボ分子ポンプは、軸12上に配置されたロータ14をポンプハウジング10内に備えている。前記ロータ14は径方向に延びる複数の動翼16を有する。該動翼16間に複数のステータディスク18が配置されており、ステータディスク18は、同様に径方向に延びており、前記ポンプハウジング10内に固定されている。前記ステータディスク18に対してロータ要素14を回転させることにより、ポンプハウジング10に設けられた入口22を通って出口20の方向に媒体が搬送される。   The turbomolecular pump includes a rotor 14 disposed on the shaft 12 in the pump housing 10. The rotor 14 has a plurality of rotor blades 16 extending in the radial direction. A plurality of stator disks 18 are arranged between the rotor blades 16, and the stator disks 18 extend in the radial direction in the same manner, and are fixed in the pump housing 10. By rotating the rotor element 14 with respect to the stator disk 18, the medium is conveyed in the direction of the outlet 20 through the inlet 22 provided in the pump housing 10.

図示された実施形態では、軸12は、浮動軸受として機能する第１の軸受組立体24と固定軸受として機能する第２の軸受組立体26とに支持されている。図示された実施形態では、前記第２の軸受組立体26は玉軸受として形成されている。前記第１の軸受組立体24は磁気軸受である。   In the illustrated embodiment, the shaft 12 is supported by a first bearing assembly 24 that functions as a floating bearing and a second bearing assembly 26 that functions as a fixed bearing. In the illustrated embodiment, the second bearing assembly 26 is formed as a ball bearing. The first bearing assembly 24 is a magnetic bearing.

本発明の第１の好ましい実施形態（図１及び２）によれば、前記磁気軸受は、ポンプハウジング10に連結された第１の軸受要素28として使用するために３つの永久磁石を有する。第２の軸受要素が、軸12上に配置されており、同様に３つの永久磁石30によって実現されている。固定軸受としての第２の軸受組立体26に軸方向の付勢力を発生させるために、第１の軸受要素28は、第２の軸受要素30に対して軸方向に変位した位置に配置されている。   According to a first preferred embodiment of the invention (FIGS. 1 and 2), the magnetic bearing has three permanent magnets for use as the first bearing element 28 connected to the pump housing 10. A second bearing element is arranged on the shaft 12 and is likewise realized by three permanent magnets 30. In order to generate an axial biasing force in the second bearing assembly 26 as a fixed bearing, the first bearing element 28 is disposed at a position displaced in the axial direction with respect to the second bearing element 30. Yes.

従来のターボ分子ポンプでは、軸12とポンプハウジング10との異なる熱膨張により、ターボ分子ポンプの動作中に、図１に図示された内側の軸受要素30は、矢印の方向31に更に左側に軸方向に変位する。本発明によれば、このような変位を補償するために、補償要素32が設けられている。図示された実施形態では、前記補償要素32は環状であり、軸12とポンプハウジング10との異なる熱膨張にも関わらず、外側の軸受要素28は内側の軸受要素30に対して軸方向に変位しないように、軸方向の熱膨脹係数を好ましくは有する材料から形成されていることが好ましい。   In the conventional turbomolecular pump, due to the different thermal expansion of the shaft 12 and the pump housing 10, the inner bearing element 30 illustrated in FIG. Displace in the direction. According to the invention, a compensation element 32 is provided to compensate for such displacement. In the illustrated embodiment, the compensation element 32 is annular and the outer bearing element 28 is displaced axially relative to the inner bearing element 30 despite the different thermal expansion of the shaft 12 and the pump housing 10. In order to avoid this, it is preferable that it is formed from a material that preferably has an axial thermal expansion coefficient.

図２に図示されているように、補償要素32の体積が、動作中に生じた発熱により大きくなる。図示された実施形態では、補償要素32が径方向に全く膨張しないか、又は径方向にほんの僅かしか膨張しないことを保障するために、環状の制限要素34が設けられている。   As shown in FIG. 2, the volume of the compensation element 32 increases due to the heat generated during operation. In the illustrated embodiment, an annular limiting element 34 is provided to ensure that the compensation element 32 does not expand at all in the radial direction or only slightly in the radial direction.

従って、補償要素32は、ポンプハウジング10の内側側面36と前記環状の制限要素34との間に配置されている。変位可能に保持され、これも環状の伝達要素38により、補償要素32の軸方向の熱膨張によって引き起こされる変位が、外側の軸受要素28に伝達される。前記伝達要素38は、制限要素34を全ての動作状態で軸方向に部分的に覆うように構成されている。これにより、補償要素32が閉空間内に常時配置され、従って補償要素32の径方向の膨張が防止されることが保障される。   Accordingly, the compensation element 32 is arranged between the inner side surface 36 of the pump housing 10 and the annular limiting element 34. The displacement caused by the annular transmission element 38, also caused by the axial thermal expansion of the compensation element 32, is transmitted to the outer bearing element 28. The transmission element 38 is configured to partially cover the limiting element 34 in the axial direction in all operating states. This ensures that the compensation element 32 is always arranged in the closed space and thus prevents radial expansion of the compensation element 32.

補償要素32とは軸方向に反対側である外側の軸受要素28の側に、復帰要素40が設けられており、例えばばねとして実現されている。動作温度が下げられたとき、前記復帰要素40は補償要素32を再度圧縮し、それにより、下げられた動作温度でも内側の軸受要素30と外側の軸受要素28との間の軸方向の変位を維持する。この作用を達成するために、補償要素32と伝達要素38とを介して引張力を加えることも可能である。   A return element 40 is provided on the outer bearing element 28 side which is opposite to the compensating element 32 in the axial direction, and is realized as a spring, for example. When the operating temperature is lowered, the return element 40 recompresses the compensation element 32, thereby reducing the axial displacement between the inner bearing element 30 and the outer bearing element 28 even at the lowered operating temperature. maintain. It is also possible to apply a tensile force via the compensation element 32 and the transmission element 38 in order to achieve this effect.

従って、図１及び２に示された実施形態では、補償要素32の補償は、軸12の熱膨張と同一の方向31で有効になる。   Thus, in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, compensation of the compensation element 32 is effective in the same direction 31 as the thermal expansion of the shaft 12.

以下に述べられる更なる実施形態（図３乃至５）はある程度同一であり、同様の構成部品は同一の参照番号によって示されている。   The further embodiments described below (FIGS. 3-5) are somewhat identical and like components are indicated by the same reference numerals.

第２の実施形態（図３）では、軸12が、第１の軸受組立体24の領域で中空軸として形成されている。軸12に連結された軸受要素28が、前記中空軸の内側側面上に配置されている。軸受要素28に対向して、軸受要素30が、中空軸内に延びるポンプハウジング10の円筒状の突出部42上に配置されており、軸受要素30は、図１及び２を参照して述べられた軸受要素に対応して構成されている。図１と同様に、補償要素32が、熱膨張によって引き起こされる軸方向の変位を補償するために軸受要素30に作用すべく設けられている。   In the second embodiment (FIG. 3), the shaft 12 is formed as a hollow shaft in the region of the first bearing assembly 24. A bearing element 28 connected to the shaft 12 is arranged on the inner side of the hollow shaft. Opposite to the bearing element 28, a bearing element 30 is arranged on a cylindrical protrusion 42 of the pump housing 10 extending into the hollow shaft, the bearing element 30 being described with reference to FIGS. Corresponding to the bearing element. As in FIG. 1, a compensation element 32 is provided to act on the bearing element 30 to compensate for axial displacement caused by thermal expansion.

図４に図示された第３の実施形態では、軸12が、図１に従った実施形態に対応する中実軸として構成されている。図１に従った実施形態以外では、補償要素32は、軸12に連結された軸受要素30に作用すべく設けられている。従って、補償要素32は、軸12の熱膨張の方向31に対向して（矢印の方向44に）作用する。   In the third embodiment illustrated in FIG. 4, the shaft 12 is configured as a solid shaft corresponding to the embodiment according to FIG. Apart from the embodiment according to FIG. 1, a compensation element 32 is provided to act on a bearing element 30 connected to the shaft 12. Accordingly, the compensation element 32 acts in the direction of thermal expansion 31 of the shaft 12 (in the direction of the arrow 44).

第４の実施形態（図５）では、軸12が、図３に対応して同様に中空軸として形成されている。図５に図示された実施形態では、補償要素32が、同じく軸12に連結された軸受要素30に作用するように配置されている。従って、補償の方向44は、ここでも軸12の熱膨張の方向31に対向して方向付けられている。   In the fourth embodiment (FIG. 5), the shaft 12 is similarly formed as a hollow shaft corresponding to FIG. In the embodiment illustrated in FIG. 5, the compensation element 32 is arranged to act on a bearing element 30 that is also connected to the shaft 12. Accordingly, the compensation direction 44 is again directed opposite the direction of thermal expansion 31 of the shaft 12.

Claims (15)

ポンプ要素(14)を支持する軸(12)と、
ポンプハウジング(10)と
を備えており、前記ポンプハウジング(10)内に、前記軸(12)が第１の軸受組立体(24)と第２の軸受組立体(26)とに支持されている真空ポンプ、特にはターボ分子真空ポンプにおいて、
前記第１の軸受組立体(24)は、前記ポンプハウジング(10)に連結された軸受要素(28)と前記軸(12)に連結された軸受要素(30)との間の軸方向の変位を少なくとも部分的に補償するための補償要素(32)を更に備えていることを特徴とする真空ポンプ。 A shaft (12) supporting the pump element (14);
A pump housing (10), and the shaft (12) is supported by the first bearing assembly (24) and the second bearing assembly (26) in the pump housing (10). Vacuum pumps, especially turbomolecular vacuum pumps,
The first bearing assembly (24) has an axial displacement between a bearing element (28) connected to the pump housing (10) and a bearing element (30) connected to the shaft (12). A vacuum pump, further comprising a compensation element (32) for at least partially compensating for. 前記補償要素(32)は環状であることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。   2. The vacuum pump according to claim 1, wherein the compensation element (32) is annular. 前記補償要素(32)が径方向に膨張することを制限するために、前記補償要素(32)は、好ましくは環状の制限要素(34)に径方向に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空ポンプ。   In order to limit the expansion of the compensation element (32) in the radial direction, the compensation element (32) is preferably arranged radially adjacent to the annular limiting element (34) The vacuum pump according to claim 1 or 2. 前記補償要素(32)は、前記制限要素(34)と前記ポンプハウジング(10)との間、又は前記制限要素(34)と前記軸(12)との間に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の真空ポンプ。   The compensation element (32) is disposed between the restriction element (34) and the pump housing (10) or between the restriction element (34) and the shaft (12). The vacuum pump according to claim 3. 前記補償要素(32)に、軸方向の特に高熱膨脹係数の材料が用いられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の真空ポンプ。   5. A vacuum pump according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a material with a particularly high thermal expansion coefficient in the axial direction is used for the compensation element (32). 前記補償要素(32)に、径方向の高剛性を有する材料が用いられているか、及び／又は
前記補償要素(32)の径方向の熱膨張が小さいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の真空ポンプ。 The material of the radial direction high rigidity is used for the compensation element (32), and / or the thermal expansion of the radial direction of the compensation element (32) is small. The vacuum pump in any one. 前記補償要素(32)は、周方向に巻かれたCFK シェルを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の真空ポンプ。   The vacuum pump according to any one of claims 1 to 6, wherein the compensation element (32) has a CFK shell wound in a circumferential direction. 前記補償要素(32)に、略異方性の材料が用いられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の真空ポンプ。   The vacuum pump according to any one of claims 1 to 7, wherein a substantially anisotropic material is used for the compensation element (32). 前記補償要素(32)に、略等方性の材料が用いられており、前記補償要素(32)は、好ましくは制限要素(34)によって径方向に画定されており、特にはチャンバ内に配置されていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の真空ポンプ。   A substantially isotropic material is used for the compensation element (32), which is preferably defined radially by a limiting element (34), in particular arranged in the chamber. The vacuum pump according to claim 2, wherein the vacuum pump is provided. 前記第１の軸受組立体(24)は前記第２の軸受組立体(26)に軸方向の付勢力を加えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の真空ポンプ。   The vacuum pump according to any one of claims 1 to 9, wherein the first bearing assembly (24) applies an axial biasing force to the second bearing assembly (26). 前記補償要素(32)は、前記真空ポンプの動作中に生じる温度の範囲略全体に亘って付勢力を維持する熱膨脹係数を有することを特徴とする請求項９に記載の真空ポンプ。   10. A vacuum pump according to claim 9, wherein the compensation element (32) has a coefficient of thermal expansion that maintains a biasing force over substantially the entire temperature range that occurs during operation of the vacuum pump. 前記第１の軸受組立体(24)は、磁気軸受として、特には永久磁気軸受として設けられていることを特徴とする請求項１乃至11のいずれかに記載の真空ポンプ。   12. The vacuum pump according to claim 1, wherein the first bearing assembly (24) is provided as a magnetic bearing, in particular as a permanent magnetic bearing. 前記軸(12)に連結された前記磁気軸受(24)の少なくとも１つの磁気要素(30)が、前記ポンプハウジング(10)に連結された前記磁気軸受(24)の少なくとも１つの磁気要素(28)に対して軸方向に変位した位置に配置されていることを特徴とする請求項12に記載の真空ポンプ。   At least one magnetic element (30) of the magnetic bearing (24) connected to the shaft (12) is at least one magnetic element (28) of the magnetic bearing (24) connected to the pump housing (10). 13. The vacuum pump according to claim 12, wherein the vacuum pump is disposed at a position displaced in the axial direction with respect to the first). 前記補償要素(32)の作用を受ける前記軸受要素(28,30)は、前記ポンプハウジング(10)又は前記軸(12)に、軸方向の変位可能に連結されていることを特徴とする請求項１乃至13のいずれかに記載の真空ポンプ。   The bearing elements (28, 30) subjected to the action of the compensation element (32) are connected to the pump housing (10) or the shaft (12) so as to be axially displaceable. Item 14. The vacuum pump according to any one of Items 1 to 13. 前記補償要素(32)と協働する軸受要素(28,30)に作用する復帰要素(40)を更に備えており、
該復帰要素(40)は、好ましくは前記軸受要素(28,30) に対して前記補償要素(32)の反対側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至14のいずれかに記載の真空ポンプ。 A return element (40) acting on the bearing element (28, 30) cooperating with the compensation element (32);
15. The return element (40) is preferably arranged on the opposite side of the compensation element (32) with respect to the bearing element (28, 30). Vacuum pump.
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