Trockenlaufende Zweiwellenvakuumpumpe
Die Erfindung bezieht sich auf eine trockenlaufende Zweiwellen¬ vakuumpumpe mit mindestens einem Schöpfr um, mit einem im Schöpf- räum befindlichen, von den Wellen getragenen Rotorpaar, mit einem Getriebegehäuse, das einer der beiden Stirnseiten des Schöpf- raumes zugeordnet ist, sowie mit Lagerungen, die sich im dem Schöpfraum zugewandten Wandungsabschnitt des Getriebegehäuses befinden und die die beiden Wellen, die diesen Wandungsabschnitt durchsetzen, abstützen.
"Trockenlaufende" Vakuumpumpen sind Pumpen, deren Schöpfräume keine Schmier- und/oder Dichtmittel enthalten. Ihr Vorteil liegt darin, daß sie vollständig kohlenwasserstoffreie Vakua erzeugen können. Auf die Schmierung der Lagerungen der Wellen, die die in den Schöpfräumen rotierenden Kolben tragen, kann jedoch nicht verzichtet werden. Bei trockenlaufenden Pumpen besteht deshalb die Notwendigkeit, eine wirksame Trennung der Lagerräume von den Schöpfräumen zu gewährleisten. Auf der einen Seite der Pumpe erstrecken sich die Wellen bis in das Getriebegehäuse, in welchem sich ein die Rotorbewegung synchronisierendes Getriebe befindet. Auch die Abdichtung des öl enthaltenden Getrieberaums vom benach¬ barten Schöpfräum muß sichergestellt sein.
Wegen ihrer besonderen Eigenschaft, kohlenwasserstoffreie Vakua erzeugen zu können, werden trockenlaufende Zweiwellenvakuumpumpen
häufig in der Halbleiterindustrie eingesetzt, und zwar bei Anlagen, in denen unter Vakuum Ätz- oder Beschichtungsprozesse ablaufen. Die bei diesen Prozessen eingesetzten oder entstehenden Gase sind vielfach giftig. Wartungs- oder Service-Arbeiten werden deshalb durch eine Dekontamination der kontaminierten Teile der Pumpe maßgeblich erschwert.
Aus der EU-A-290 662 ist eine Zweiwellenvakuumpumpe der eingangs erwähnten Art bekannt. Das an den auslaßseitigen Schöpfr um angrenzende Getriebegehäuse hat gleichzeitig die Funktion eines Lagerschildes. Dadurch sind Kontaminationen von Teilen des Getriebegehäuses unvermeidbar. Vor der Durchführung von Montage¬ arbeiten an der Pumpe müssen deshalb auch diese Teile des Getrie¬ begehäuses dekontaminiert werden, was den Wartungsaufwand zusätz¬ lich erhöht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zweiwellenvakuumpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine sichere Trennung zwischen dem Getrieberaum und dem angrenzenden Schöpfraum gewährleistet ist und bei der außerdem Wartungs- und Montagearbeiten wesentlich einfacher durchgeführt werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen dem Getriebegehäuse und dem benachbarten Schöpfraum eine von den Wellen durchsetzte, die seitlich herausgeführte Auspuffleitung aufnehmende, von der Wandung des Getriebegehäuses lösbare Zwi¬ schenscheibe vorgesehen ist. Bei dieser Lösung können zwischen den Wellen und der erfindungsgemäßen Zwischenscheibe zusätzliche Mittel zur Trennung des Getrieberaumes vom angrenzenden Schöpf¬ raum vorgesehen sein. Zweckmäßig sind die Wellen in diesem Bereich mit Buchsen, vorzugsweise Kolbenringbuchsen, ausgerüstet. Ein weiterer wesentlicher Vorteil bezieht sich auf den Einsatz der erfindungsgemäßen Pumpe bei giftigen Medien. Bedingt durch die Zwischenplatte ist der kontaminierte Teil der Pumpe eindeutig definierbar und trennbar von einem nicht kontaminierten Bereich.
Pumpen der erfindungsgemäßen Art, vorzugsweise mit vertikal angeordneten Wellen, sind üblicherweise scheibenweise aufgebaut. Bei der Montage wird mit dem Getriebegehäuse, den Zahnrädern, Wellen und getriebeseitigen Lagerungen begonnen. Diese Arbeiten erfordern eine hohe Sorgfalt und sind deshalb langwierig. Danach werden die die Schöpfräume bildenden Bauteile und Rotoren nach¬ einander über die Wellen geschoben und müssen dann nur noch verspannt werden. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Zwi¬ schenscheibe ist sichergestellt, daß der montageaufwendige Bereich der Pumpe, nämlich das Getriebegehäuse, nicht zum konta¬ minierten Bereich gehört. Der kontaminierte Bereich ist auf die einfach zu demontierenden bzw. montierenden Teile begrenzt. Nach der Demontage der kontaminierten Teile sind die Verschleißteile (Lager, Wellendichtring) in einfacher Weise erreichbar. Das Getriebegehäuse als aufwendig montierbares Bauteil ist sowohl vor Verunreinigungen als auch vor Verschleiß geschützt. Insgesamt ergibt sich durch die Erfindung eine große Erleichterung und Vereinfachung von Serviceprozeduren.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Figuren 1 und 2 dargestellten. Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigen
Figur 1 eine Zwei ellenVakuumpumpe mit einer
Zwischenscheibe nach der Erfindung und
Figur 2 einen vergrößerten Ausschnitt eines Abschnittes der Welle im Bereich des Getrieberaumes und des angrenzenden Schöpfrau es.
Bei der in Figur 1 dargestellten Pumpe handelt es sich um eine dreistufige Vakuumpumpe 1 mit zwei Wellen 2 und 3 sowie drei Rotorpaaren 4, 5 bzw. 6, 7 bzw. 8, 9. Die axiale Länge der Rotoren nimmt von der Saugseite zur Druckseite ab. Die Drehkolben sind vom Klauentyp (Northey, vgl. beispielsweise die Eu-A- 290 662) und rotieren in den Schöpfräumen 11, 12, 13, welche von den Schilden 14 bis 17 und den Gehäuseringen 18 bis 20 gebildet werden. Der Schild 17 wird gebildet von dem Wandungsabschnitt des
Getriebegehäuseε 21, welcher dem auslaßseitigen Schöpfräum 13 zugeordnet ist.
Die Wellen 2, 3 sind vertikal angeordnet. Dieses gilt ebenfalls für den neben dem Pumpengehäuse angeordneten Antriebsmotor 22. Unterhalb des unteren. Lagerschildes 17 sind die Wellen 2, 3 mit Zahnrädern 23, 24 gleichen Durchmessers ausgerüstet, welche der Synchronisation der Bewegung der Rotorpaare 4, 5 bzw. 6, 7 bzw. 8, 9 dienen. Auch der Antriebsmotor 22 weist an seiner Unterseite ein Zahnrad 25 auf. Die Antriebsverbindung wird hergestellt durch ein weiteres Zahnrad 26, das mit den Zahnrädern 24 und 25 in Eingriff steht.
Im oberen Lagerschild 14 und in der Wandung 17 des Getriebege¬ häuses 21 stützen sich die Wellen 2, 3 über Wälzlager 27 ab. Der obere Lagerschild 14 ist mit einem horizontal angeordneten Anschlußflansch 28 ausgerüstet, welcher den Einlaß 29 der Pumpe bildet. Der Einlaßkanal 31 mündet stirnseitig (Öffnung 32) in den Schöpfräum 11 der ersten Stufe. Die stirnseitig angeordnete Auslaßöffnung der ersten Stufe ist mit 33 bezeichnet und führt in den Verbindungskanal 34. Der im Schild 15 befindliche Verbin¬ dungskanal 34 steht mit der Einlaßöffnung 35 der zweiten Stufe in Verbindung. Der Lagerschild 16 ist entsprechend gestaltet. Unterhalb der untersten (dritten) Pumpstufe befindet sich der Auslaß 36, der mit der stirnseitigen Auslaßöffnung 37 in Verbin¬ dung steht.
Unterhalb des aus Pumpengehäuse und Motor bestehenden Systems befindet sich das Getriebegehäuse 21, das den öl enthaltenden Raum 40 und die Oelwanne 41 umfaßt. In das Getriebegehäuse 21 hinein ragt eine mit der Welle 2 verbundene ölpumpe 42. Von der ölpumpe aus erstrecken sich im einzelnen nicht dargestellt Schmiermittelkanäle zu den Stellen der Pumpe (Lager, Eingriffe der Zahnräder 23 bis 26, Simmerringe oder dergleichen), welche einer Ölschmierung bedürfen. Die Lagerungen 27 im Bereich der oberen Wellenenden sind vorzugsweise fettgeschmiert.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel der dreistufigen Zweiwellen¬ vakuumpumpe ist wassergekühlt. Dazu sind in den Seitenschilden 14 und im Getriebegehäuse 21 17 Kühlwasserkanäle 43 und 44 vorgese¬ hen. Kühlwassereinlaß und -auslaß sind mit 45 und 46 bezeichnet. Der Kühlwassereinlaß 45 ist an der untersten Stelle des Kanalsy¬ stems 43, 44 angeordnet, so daß ein einfacher Kühlwasserablaß möglich und eine vollständige Entleerung sichergestellt sind.
Die dargestellte Pumpe ist in der erfindungsgemäßen Weise mit einer Zwischenscheibe 51 ausgerüstet, welche das Getriebegehäuse 21 von den übrigen, die Schöpfräume 11 bis 13 bildenden Bauteilen trennt. Die Zwischenscheibe 51 ist lösbar am Getriebegehäuse 1 befestigt und bildet selbst einen den Schöpfräum 13 begrenzenden Wandungsabschnitt. Sie nimmt die von der stirnseitigen Ausla߬ öffnung 37 seitlich nach außen geführte Auspuffleitung 52 auf. Nach der - einfach durchzuführenden - Demontage der die Schöpf- räume 11 bis 13 bildenden Bauteile (einschließlich Zwischen¬ scheibe 51), welche im Falle des Einsatzes der Pumpe bei giftigen Fördermedien kontaminiert sind, sind alle zu dekontaminierenden Teile demontiert. Eine Dekontaminierung des montageaufwendigen Getriebegehäuses 21 kann deshalb bei Servicearbeiten entfallen. Die Lagerungen 27 und auch ein üblicherweise vorhandener, jeder der Wellen zugeordneter Radialwellendichtring 53 befinden sich - wie beim Stand der Technik - im Wandungsabschnitt 17 des Getrie¬ begehäuses 21. Nach der Demontage der Zwischenscheibe 51 sind diese Bauteile für Wartungsarbeiten frei zugänglich.
Figur 2 zeigt vergrößert einen Teilschnitt durch eine erfindungs- gemäße Pumpe 1 im Bereich des Durchtritts der Wellen 2, 3 (nur eine ist sichtbar) durch den Lagerschild 16, den auslaßseitigen Schöpfräum 13, die Zwischenscheibe 51 und den Wandungsabschnitt 17 des Getriebegehäuses 21. Zur dichten gegenseitigen Trennung der jeweils benachbarten Räume (Schöpfräume bzw. Getrieberaum) sind den Wellen mitrotierenden Buchsen 54 zugeordnet, die auf ihrer Außenseite ringförmige Vertiefungen 55 aufweisen. In den Vertiefungen 55 befinden sich ruhende Kolbenringe 56, die gemein¬ sam mit den Vertiefungen 55 Labyrinthdichtungen bilden.
Die Wellen 2, 3 stützen sich mit einer Durchmessererweiterung 57 auf den Lagern 27 ab. An diese Durchmessererweiterung 57 schließt sich nach oben eine Lauf uchse 58 für den Radialwellendichtring 53 an. Dieser stützt sich außen in einem Ringprofilbauteil 59 ab, das in den Wandungsabschnitt 17 des Getriebegehäuses 21 eingelas¬ sen und daran befestigt ist. Zwischen der Lauf uchse 58 und der Kolbenringbuchse 54, also oberhalb des Radialwellendichtringes 53, ist noch eine Schleuderscheibe 61 angeordnet, die den Radial¬ wellendichtring 53 vor eventuell herabfallenden Staubpartikeln schützt.
In Höhe der Schleuderscheibe 61, die sich im Grenzbereich zwi¬ schen Zwischenscheibe 51 und Wandungsabschnitt 17 befindet, mündet eine Sperrgasleitung 62, welche durch die Zwischenscheibe 51 hindurchgeführt ist, also durch ein gußtechnisch einfaches Bauteil. Infolge der Sperrgaszufuhr an dieser Stelle ist die darüber befindliche Labyrinthdichtung ständig in Richtung Schöpf¬ raum 13 gasdurchströmt, so daß giftige Fördermedien nicht in umgekehrter Richtung strömen können. Beim Stand der Technik war es erforderlich, gegebenenfalls notwendige Inertgasleitungen in fertigungstechnisch aufwendiger Weise durch die Kühlkanäle im Getriebegehäuse zu führen.
Bei vielen Applikationen von Pumpen der hier betroffenen Art ist es günstig, wenn die Schöpfraumbegrenzungswandungen während des Betriebs möglichst heiß sind. Diesem Ziel sind beim Stand der Technik dadurch, daß das Getriebegehäuse gekühlt ist, Grenzen gesetzt. Infolge der erfindungsgemäßen Zwischenscheibe 51 ist es jedoch möglich, das Getriebegehäuse von den Schöpfräumen auch thermisch weitestgehend zu entkoppeln. Dieses kann dadurch geschehen, daß die Zwischenscheibe aus schlecht wärmeleitendem Material (z.B. Grauguß, Edelstahl o.dgl.) besteht und/oder daß Maßnahmen (Spalte oder ähnliches) getroffen sind, die die Kon¬ taktflächen zwischen der Zwischenscheibe 51 und den angrenzenden Bauteilen (Ring 20, Wandung 17) reduzieren. Beim Ausführungsbei- spiel nach Fig. 2 sind mehrere Nuten 63 vorgesehen, von denen eine der Aufnahme eines Dichtringes 64 dient.