DE19709205A1 - Vakuumpumpe mit Wellenlagerung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vakuumpumpe mit ei­ ner Wellenlagerung, die sich über ihren Lageraußenring und Dämpfungsmittel in einem Gehäuse abstützt.

Für das Vibrationsverhalten von Vakuumpumpen mit schnell drehenden Rotoren, die sich über mit Dämpfungsmitteln ausgerüstete Lagerungen im Gehäuse abstützen, ist neben der Dämpfung auch die Radialsteifigkeit der Dämpfungs­ mittel von Bedeutung.

Aus der DE-A-35 37 822 und der EU-A-196 352 sind Vakuum­ pumpen bekannt, die mit hohen Drehzahlen betrieben wer­ den. Pumpen dieser Art werden häufig bei Meßgeräten (z. B. Elektronenmikroskopen) eingesetzt, bei denen Vi­ brationen in hohem Maße stören. Bei den vorbekannten Pumpen stützen sich die Lager der Rotorwellen direkt oder indirekt (Spindellagerungen) über Elastomer-Ringe bzw. -Ringsysteme im Pumpengehäuse ab. Bei Dämpfungsmit­ teln dieser Art besteht zwar die Möglichkeit, durch Aus­ wahl der Durchmesser und des Werkstoffes der Ringe Ein­ fluß auf das allgemeine Dämpfungsverhalten zu nehmen. Zu einer vorgegebenen Dämpfung gehört jedoch stets eine bestimmte Radialsteifigkeit und umgekehrt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Dämpfungsmittel für die Wellenlagerung einer Vakuum­ pumpe der eingangs erwähnten Art derart zu gestalten, daß auf ihre Dämpfung und auf ihre Radialsteifigkeit im wesentlichen unabhängig voneinander Einfluß genommen werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß als Dämpfungsmittel ein im wesentlichen zylindrischer Radialstützring vorgesehen ist, der auf seiner einen Seite zwei axial beabstandete erste Vorsprünge und auf seiner anderen Seite einen axial zwischen den ersten Vorsprüngen angeordneten weiteren Vorsprung aufweist. Bei einem in dieser Weise ausgebildeten Radialstützring bilden die radialen Stirnflächen der Vorsprünge Stütz­ flächen, die sich auf dem Außenring des Lagers bzw. auf der Innenseite einer Gehäusebohrung abstützen.

Die Dämpfung eines Stützringes dieser Art hängt im we­ sentlichen von seinem Werkstoff ab, während seine Ra­ dialsteifigkeit durch die Dicke des Ringes und durch den Abstand der Vorsprünge bzw. Stützflächen voneinander be­ stimmt ist. Eine Veränderung der Dicke oder der Abstände bewirkt somit eine Veränderung der Radialsteifigkeit, während seine Dämpfung im wesentlichen unverändert bleibt. Der besondere Vorteil eines Radialstützrings dieser Art liegt darin, daß es möglich ist, bestimmte, störende Frequenzen applikations- oder kundenabhängig zu unterdrücken. Darüber hinaus hat sich ergeben, daß die Dämpfung und die erzielbare Wuchtgüte besser sind als bei der Verwendung von O-Ringen (geringere Geräusche, höhere Lebensdauer der Lager). Außerdem ist die Herstel­ lung der erfindungsgemäßen Radialstützringe genauer, ho­ mogener und billiger als die Herstellung der bisher ver­ wendeten Präzisions-O-Ringe.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbei­ spielen erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine Turbomole­ kularvakuumpumpe mit Lagerungen der erfin­ dungsgemäßen Art sowie

Fig. 2, 3 und 4 gegenüber Fig. 2 vergrößert dargestellte Ausführungsformen für die Dämpfungsmittel.

Die in Fig. 1 dargestellte Turbomolekular-Vakuumpumpe umfaßt das Gehäuse 1, das darin angeordnete Statorpaket 2, den Rotor 3 sowie seine Welle 4 mit dem Antriebsmotor 5. Die Welle 4 stützt sich über die Lager 6 im Gehäuse 1 ab. Als Dämpfungsmittel sind den Lagern 6 Radialstütz­ ringe 7 zugeordnet. Diese stützen sich einerseits auf den äußeren Seiten der Lageraußenringe 8 und auf der In­ nenwandung der Gehäusebohrungen 9 ab.

Die Ausbildung des Querschnittsprofiles eines Ra­ dialstützringes 7 nach Fig. 1 ist der vergrößerten Dar­ stellung in Fig. 2 entnehmbar. Der Radialstützring 7 hat eine im wesentlichen zylindrische Form und ist mit insgesamt drei umlaufenden Vorsprüngen 11, 12, 13 ausge­ rüstet. Zwei (11, 12) der Vorsprünge befinden sich im Bereich der Kanten des Stützringes 7 und ragen radial nach innen aus dem im übrigen zylindrischen Stützring hervor. Die radialen Stirnseiten der Vorsprünge 11, 12 stützen sich auf der Außenseite des Außenringes 8 des Lagers 6 ab. Der weitere Vorsprung 13 befindet sich zwi­ schen den Vorsprüngen 11, 12 und ragt nach außen hervor. Er stützt sich auf der Innenwandung der das Lager 6 um­ gebenden Gehäusebohrung 9 ab. Der Querschnitt des Ra­ dialstützringes 7 entspricht im wesentlichen einem Bal­ ken, dessen Ende (Vorsprünge 11, 12) aufliegen und der von seiner anderen Seite her belastet wird.

Die Dämpfung des Radialstützringes 7 hängt im wesentli­ chen von seinem Werkstoff ab. Seine Dicke und/oder der Abstand der Vorsprünge 11, 12, 13 voneinander bestimmen seine Radialsteifigkeit.

Als Werkstoff für den Radialstützring 7 hat sich Kunst­ stoff als zweckmäßig erwiesen. Insbesondere sind die Werkstoffe Polyamidimid, Polycarbonat sowie Polyamide und Polyimide geeignet.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 stützt sich der Ra­ dialstützring 7 mit seinen zwei Vorsprüngen 11, 12 auf dem Lageraußenring 8 ab. Der weitere Vorsprung 13 stützt sich auf der Innenseite der Lagerbohrung 9 ab.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der in der Ge­ häusebohrung 9 eine umlaufende Nut 15 vorgesehen ist. Diese befindet sich zwischen den Vorsprüngen 11, 12, die sich auf der Innenseite der Lagerbohrung 9 abstützen. In der umlaufenden Nut 15 befindet sich ein Elastomer-O- Ring 16. Die Abmessungen der Nut und des Durchmessers des O-Ringes sowie sein Werkstoff sind so gewählt, daß der O-Ring das allgemeine Dämpfungsverhalten des Ra­ dialstützringes 7 nur wenig beeinflußt. Der O-Ring 15 hat lediglich die Aufgabe, den Radialstützring 7 gegen eine axiale Verschiebung zu sichern.

Die Fig. 5 und 6 zeigen weitere Ausführungen für den Radialstützring 7. Bei der Anordnung nach Fig. 5, die der Lösung nach Fig. 4 entspricht, ist der Ring 7 in Höhe der umlaufenden Nut 15 mit einem weiteren Vorsprung 18 ausgerüstet, der dem Vorsprung 13 etwa gegenüber­ liegt. Der umlaufende oder mehrere vereinzelte auf dem Umfang des Ringes 7 verteilte Vorsprünge 18, ragen in die Nut 15 hinein, ohne die Federwirkung des Ringes 7 zu beeinträchtigen. Sie sichern seine axiale Lage.

Der Ring 7 nach Fig. 6 ist mehrfach gestuft. Eine (11) der nach außen weisenden Stützflächen 11, 12 ist mit ei­ nem Vorsprung 19 ausgerüstet. Er ragt in die umlaufende Nut 20 hinein und sichert damit die axiale Lage des Rin­ ges 7.

Claims (10)

1. Vakuumpumpe mit einer Wellenlagerung (6), die sich über ihren Lageraußenring (8) und Dämpfungsmittel (7) in einem Gehäuse (1) abstützt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Dämpfungsmittel (7) ein im we­ sentlichen zylindrischer Radialstützring vorgesehen ist, der auf seiner einen Seite zwei axial beab­ standete erste Vorsprünge (11, 12) und auf seiner anderen Seite einen axial zwischen den ersten Vor­ sprüngen (11, 12) angeordneten weiteren Vorsprung (13) aufweist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Stirnflächen der Vorsprünge (11, 12, 13) Stützflächen bilden, die sich auf dem Außenring (8) des Lagers (6) bzw. auf der Innenseite einer Gehäusebohrung (9) abstützen.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Radialstützring aus Kunststoff, vor­ zugsweise Polyamidimid, Polycarbonat, Polyamid oder Polyimid, besteht.

4. Pumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Radialstützring (7) ein Elasto­ mer-Ring (16) zugeordnet ist, der den Ring gegen eine axiale Verschiebung sichert.

5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der O-Ring (16) in einer umlaufenden Nut (15) im Gehäuse (1) befindet.

6. Pumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Radialstützring (7) mit einem oder mehreren weiteren Vorsprüngen (18, 19) ausge­ rüstet ist, die zusammen mit einer umlaufenden Nut (18, 20) seine axiale Lage sichern.

7. Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (18) dem mittleren Vorsprung (13) ge­ genüberliegend angeordnet ist.

8. Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Vorsprung (19) in einer der Stützflächen befindet.

9. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Radialstützring (7) mehrfach gestuft ist.

10. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß sie eine Turbomole­ kularvakuumpumpe ist.