DE4438812A1 - Reibungsvakuumpumpe mit Kühlung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine einflutige Reibungsva­ kuumpumpe mit einem Gehäuse, in dem axial hintereinander ein Einlaß, die pumpaktiven Flächen und ein Antriebsmotor angeordnet sind.

Eine Reibungsvakuumpumpe dieser Art ist aus der DE-U-80 27 697 bekannt. Beim Betrieb von Pumpen dieser Art ist in der Regel eine Kühlung erforderlich. Eine Wasserkühlung ist zwar sehr wirksam, macht aber den Betrieb der Pumpe vom Vorhan­ densein eines Kühlwasseranschlusses abhängig. Außerdem ist der für die Wasserkühlung erforderliche Konstruktionsaufwand an der Pumpe selbst relativ hoch. Weiterhin ist es bekannt, eine separate, von außen auf das Pumpengehäuse auf setzbare Luftkühleinheit mit einem Ventilator zu verwenden. Zum einen kühlt eine derartige Kühleinheit nur die äußere Oberfläche des Pumpengehäuses, ist also in ihrer Kühlwirkung begrenzt. Zum anderen sind zusätzliche Anschlußarbeiten erforderlich, wenn eine Kühlung benötigt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reibungsvakuumpumpe der eingangs erwähnten Art mit einer verbesserten und einfacher zu handhabenden Luftkühlung auszurüsten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ihre Gehäusewandung mit Luftansaug- und Luftaustrittsöffnungen ausgerüstet ist und daß in ihrem Gehäuse ein Lüfter inte­ griert ist.

Bei einer in dieser weise ausgebildeten Pumpe sind Montage­ arbeiten nicht mehr erforderlich, wenn eine Kühlung benötigt wird. Da sich der Lüfter im Gehäuse, vorzugsweise seitlich neben dem Antriebsmotor befindet, ist die Kühlwirkung besonders gut. Die gekühlte Oberfläche der Pumpe wirkt effektiver als dieses durch äußere (lageabhängige) Kühlrip­ pen möglich ist. Außerdem ist die Fläche für die Wärmeüber­ tragung deutlich größer als bei einer verrippten äußeren Oberfläche, da das Gehäuse auch mit der Innenfläche zur Kühlung beiträgt. Der Zusatzlüfter, der bei Bedarf zuge­ schaltet werden kann, fördert die Luft direkt an die Stel­ len, die wärme erzeugen und damit das höchste Temperaturni­ veau haben. Dadurch wird die "Kühlkette" (Wärmeübergänge, Wärmeleitstrecken, Wärmekapazitäten, Wärmedurchgangsstrecken etc.), über die beim Stand der Technik die Wärme transpor­ tiert werden muß, bei stetig sinkendem Temperaturniveau kürzer, so daß der Zusatzlüfter kleiner dimensioniert und damit sogar in die Pumpe integriert werden kann.

Zweckmäßig wird der eingebaute Lüfter derart betrieben, daß er von einem Temperaturfühler gesteuert wird. Die Pumpe ist dann ständig vor einer unerwünschten Temperaturerhöhung geschützt.

Sind in der Gehäusewandung der Pumpe Einlaßöffnungen für die kalte Zuluft und Auslaßöffnungen für die warme Abluft vorgesehen, dann läßt sich durch geschickte Strömungszufüh­ rung eine Kaminwirkung erzielen, die die Wandung von innen und außen umströmt und damit eine natürliche Zwangslüftung erzeugt. Diese kühlt zusätzlich und effektiver als die ohnehin vorhandene freie Konvektion an der Außenseite der Wandung. Die Luftführung ist so gewählt, daß die Kühlwirkung unabhängig von der Lage der Pumpe ist. Aufgrund einer konischen Gehäusegestaltung wird erreicht, daß der Luftstrom auch bei in einer Anlage eingebauten Pumpe durch angrenzende Teile nicht behindert ist. Außerdem steht im Antriebsbereich ausreichend Platz zur Verfügung, um alle notwendigen Bau­ teile, unter anderem den Lüfter, im Gehäuse bei axial kurzer Bauweise unterbringen zu können.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbei­ spielen erläutert werden.

Bei allen in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungs­ beispielen sind die Pumpe selbst mit 1, ihr Einlaß mit 2 und ihr Auslaß mit 3 bezeichnet. Das Gehäuse der Pumpe 1 umfaßt die beiden Abschnitte 4 und 5.

Der Gehäuseabschnitt 4 umgibt den Stator 6 und den Rotor 7 der Reibungspumpe. Die Fig. 1 und 4 zeigen, daß Bestand­ teile der Reibungspumpe Turbomolekularpumpenstufen 8 und Siegbahnpumpenstufen 9 sind.

Der Gehäuseabschnitt 5 umgibt den Antriebsmotor 11, dessen Stator mit 12 und dessen Rotor mit 13 bezeichnet ist. Der Gehäuseabschnitt 5 ist Bestandteil eines Chassis′ 14 mit dem Innenraum 15, in dem sich der Antriebsmotor 11 und weitere Bauteile befinden. Im übrigen ist das Chassis 14 Träger aller weiteren Bauteile der Pumpe 1. Auf der dem Einlaß 2 gegenüberliegenden Stirnseite ist der Innenraum 15 mit der Scheibe 16 abgedeckt.

Im Chassis 14 ist auch die den Rotor 7 tragende Welle 17 gelagert, und zwar derart, daß sich der Rotor 13 des An­ triebsmotors 11 zwischen ihren Lagern 18 und 19 befindet. Der Rotor 13 befindet sich innerhalb eines Raumes 20, der vom Chassis 14 und von einem Spaltrohr 21 gebildet wird. Dieser Raum 20 ist nach außen gasdicht. Dadurch läuft der Rotor 13 des Antriebsmotors 11 im Vakuum, während sich der Motorstator 12 außerhalb des Vakuums befindet. Damit ist keine gasdichte Durchführung erforderlich.

Innerhalb des Raumes 20 befindet sich auch die Feder 22, die der Erzeugung der Lageranstellkräfte dient. Sie ist der antriebsseitigen Stirnseite der Welle 17 zugeordnet und als konische Spiralfeder ausgebildet. Im Vergleich zu den sonst in diesem Bereich verwendeten Tellerfedern hat eine konisch gestaltete Spiralfeder eine wesentlich flachere Kennlinie, so daß eine von Toleranzen unabhängige, im wesentlichen gleichbleibende Anstellkraft sichergestellt ist. Gegenüber zylindrischen Spiralfedern hat eine konisch gestaltete Spiralfeder den Vorteil, daß ihre axiale Länge kleiner ist.

Das Äußere der gesamten Pumpe 1 ist im wesentlichen konisch gestaltet. Der Querschnitt ihres Gehäuses bzw. ihrer Gehäu­ seabschnitte 4, 5 erweitert sich vom Einlaß 2 zur Antriebs­ seite hin. Diese Maßnahme erlaubt eine axial kurze Bauweise, da auf der Antriebsseite ausreichend Platz zur Verfügung steht, um mehrere der dort angeordneten Bauteile nebenein­ ander anordnen zu kennen.

Unter anderem befindet sich im Innenraum 15 des Chassis′ 14 ein Lüfter 23. Er ist seitlich neben dem Antriebsmotor 11 angeordnet und kann entweder dauernd in Betrieb sein oder von einem nicht dargestellten Temperaturfühler gesteuert werden. Eine ausreichende Kühlung der Pumpe, insbesondere ihres Antriebsmotors 11, ist dadurch sichergestellt.

Schließlich sind alle in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele mit einer ebenen Anschlußfläche 24 ausgerüstet. Sie ist das Ergebnis des Schnittes einer Ebene mit dem Gehäuseabschnitt 5. Auf der Anschlußfläche 24 sind alle Bedienungselemente (Vorvakuumanschluß 3, Stecker 25 für den Frequenzwandler, Belüftungsanschluß 26) konzentriert und dadurch in jeder Lage der Pumpe zugänglich und leicht zu handhaben.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 3 erstreckt sich die die Anschlußfläche 24 erzeugende Ebene parallel zur Welle 17 der Pumpe 1. Auf der der Anschlußflä­ che 24 gegenüberliegenden Seite des Chassis 5 ist ebenfalls eine ebene Fläche 27 mit einer Öffnung 28 vorgesehen. Diese mit einem Gitter 29 ausgerüstete Öffnung 28 dient als Ansaugöffnung für den daneben angeordneten Lüfter 23. Die angesaugte Kühlluft tritt durch Öffnungen 31 und 32 wieder aus, nachdem sie den Antriebsmotor 11 umströmt hat. Die Öffnungen 31 befinden sich in der den Innenraum 15 des Chassis′ 14 abdeckenden Scheibe 16. Die Öffnungen 32 münden in eine Nut 33, die sich zwischen den Gehäuseabschnitten 4 und 5 befindet.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 4 bis 6 bildet die die Anschlußfläche 24 erzeugende Ebene mit der Welle 17 einen Winkel, und zwar derart, daß die Anschluß­ fläche 24 im Vergleich zur Anschlußfläche 24 bei dem Aus­ führungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 größer ist. Außerdem befinden sich die dem Lüfter 23 zugeordneten Ansaugöffnungen 34 und 35 ebenfalls in der Scheibe 16 bzw. in der Nut 33.

Claims (15)

1. Einflutige Reibungsvakuumpumpe (1) mit einem Gehäuse (4, 5), in dem axial hintereinander ein Einlaß (2), die pumpaktiven Flächen (8, 9) und ein Antriebsmotor (11) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Gehäusewandung mit Luftansaug- und Luftaustrittsöff­ nungen ausgerüstet ist und daß in ihrem Gehäuse (4, 5) ein Lüfter (23) integriert ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüfter (23) seitlich neben dem Antriebsmotor (11) angeordnet ist.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Gehäuse (4, 5) zweiteilig ausgebildet ist, daß der Gehäuseabschnitt (4) einen Stator (6) und einen Rotor (7) umgibt und daß der Gehäuseabschnitt (5) den Antriebsmotor (11) umgibt.

4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseabschnitt (5) Bestandteil eines Chassis′ (14) mit dem Innenraum (15) ist, in welchem sich der An­ triebsmotor (11) befindet, und daß die offene Stirnseite des Innenraums (15) mit einer Scheibe (16) abgedeckt ist.

5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (16) mit Lufteintrittsöffnungen (35) und Luftaustrittsöffnungen (31) ausgerüstet ist.

6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Lufteintrittsöffnungen (34) und Luftaustrittsöffnungen (32) in einer im Gehäuse der Pumpe (1) umlaufenden Nut (33) münden.

7. Pumpe nach Anspruch 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nut (33) zwischen den beiden Gehäuseab­ schnitten (4, 5) befindet.

8. Pumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Chassis (14) die den Rotor (7) tragende Welle (17) gelagert ist, und zwar derart, daß sich der Rotor (13) des Antriebsmotors (11) zwischen ihren Lagern (18, 19) befindet.

9. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Chassis (14) und ein Spaltrohr (21) einen gasdichten Raum (20) bilden, in welchem sich der Motorstator (12) befindet.

10. Pumpe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine der antriebsseitigen Stirnseite der Welle (17) zugeordnete, konische Spiralfeder (22) der Erzeugung der Lageranstellkräfte dient.

11. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Gehäuse derart gestaltet ist, daß es sich im wesentlichen konisch vom Einlaß (2) zur Antriebsseite hin erweitert.

12. Pumpe nach Anspruch 3 und Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gehäuseabschnitt (5) mit einer ebenen Anschlußfläche (24) ausgerüstet ist, auf der sich ein Vorvakuumanschluß (3), ein Stecker (25) für einen Frequenzwandler und/oder ein Belüftungsanschluß (26) befinden.

13. Pumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnete daß sich die Anschlußfläche (24) parallel zur Welle (17) erstreckt.

14. Pumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußfläche (24) mit der Welle (17) einen Winkel bildet, und zwar derart, daß die Anschlußfläche (24) vergrößert und von mehreren Seiten zugänglich ist.

15. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des im Pumpengehäuse integrierten Lüfters (23) ein Temperaturfühler vorge­ sehen ist.