DE19709206A1 - Vakuumpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe mit mindestens einem Schöpfraum und mindestens einem dem Schöpfraum be­ nachbarten Raum, wie Motor- Antriebs-, Getriebe-, Kur­ belwellen- oder dergleichen -Raum.

In vielen Industriezweigen müssen Vakuumpumpen der hier betroffenen Art ätzende und/oder toxische Gase fördern. Diese Gase können in die den Schöpfräumen der Vakuumpum­ pen benachbarten Räume gelangen, die in aller Regel durch Dichtungen (Wellendichtringe, Labyrinthdichtungen usw.) von den Schöpfräumen getrennt sind. Ätzende Gase verursachen in diesen Räumen Korrosionen oder Abrasio­ nen, die zu einem vorzeitigen Verschleiß von Lagern oder zu Schäden an anderen dort befindlichen Bauteilen füh­ ren. Darüber hinaus können ätzende und toxische Gase auf dem Weg über den Schöpfräumen benachbarte Räume in die Atmosphäre gelangen. In der Halbleiterindustrie, wird der Bedarf an trockenen, das heißt zumindest in Bezug auf den Schöpfraum ölfreien Vakuumpumpen immer größer. Der Grund dafür liegt darin, daß die Prozesse, die in den an die Vakuumpumpen angeschlossenen Vakuumkammern ablaufen, vor störenden Kohlenwasserstoffen geschützt sind. Die in der Halbleiterindustrie eingesetzten oder entstehenden, von der Vakuumpumpe zu fördernden Gase ha­ ben häufig die Eigenschaft, während ihrer Kompression auf Atmosphärendruck Feststoffe zu bilden. Auch Ablage­ rungen dieser Art können in den dem Schöpfraum benach­ barten Räumen schädlich sein.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vakuumpumpe der eingangs erwähnten Art derart aus­ zubilden, daß die Gefahren der Entstehung von Schäden in den den Schöpfräumen benachbarten Räumen sowie des Austretens von ätzenden oder toxischen Gasen aus der Va­ kuumpumpe weitestgehend beseitigt sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vakuumpumpe mit einer Gasballasteinrichtung ausgerü­ stet ist und daß die Zufuhr des Ballastgases über den dem Schöpfraum benachbarten Raum erfolgt. Eine Vakuum­ pumpe gemäß dieser Erfindung hat einen äußeren Gasbal­ last- oder Spülgaseinlaß und einen unmittelbar am Schöpfraumgehäuse gelegenen Gaseintritt. Zwischen Ga­ seinlaß und Gaseintritt befinden sich der oder die zu spülenden, dem Schöpfraum benachbarten Räume. Bei einer in der angegebenen Weise ausgebildeten Pumpe hat das über den Gasballasteinlaß eintretende Gas die Wirkung, den oder die dem Schöpfraum benachbarten Räume zu spü­ len. Dringen ätzende oder toxische Gase durch Dichtun­ gen, die ihre Dichtfunktion nicht oder nicht mehr voll­ ständig erfüllen, in den dem Schöpfraum benachbarten Raum ein, dann werden sie zusammen mit dem Ballast- bzw. Spülgas zurück in die Pumpe gefördert, bevor sie Schäden anrichten oder in die Atmosphäre gelangen können. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß dem Konstrukteur in Bezug auf die Wahl des Ortes des Gasbal­ last- bzw. Spülgaseinlasses mehr Möglichkeiten zur Ver­ fügung stehen. Schließlich kann der am Schöpfraumgehäuse gelegene Gaseintritt ständig offen gehalten werden, so daß sich in dem dem Schöpfraum benachbarten Raum ein Unterdruck einstellt. Die Gefahr, daß toxische oder ät­ zende Gase durch Undichtigkeiten im äußeren Gehäuse nach außen dringen, ist dadurch weiter vermindert.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Fig. 1 und 2 schematisch darge­ stellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zei­ gen

Fig. 1 eine zweistufige Drehschiebervakuumpumpe und

Fig. 2 eine vierstufige Kolbenvakuumpumpe.

Die in Fig. 1 dargestellte Drehschiebervakuumpumpe um­ faßt ein Schöpfraumgehäuse 1 und einen Antriebsmotor 2. Das Schöpfraumgehäuse 1 befindet sich im Pumpenraum 3, gebildet vom äußeren Gehäuse 4, der Motor im Motorraum 5, gebildet vom Motorgehäuse 6, das an das äußere Pum­ pengehäuse 4 angeflanscht ist. Im Schöpfraumgehäuse 1 befinden sich die Schöpfräume 7 und 8 mit ihren Rotoren 9 und 10. Die Rotoren 9 und 10 sind auf der Motorwelle 11 befestigt, welche mehrfach im Schöpfraumgehäuse 2 ge­ lagert und abgedichtet ist. Die größere Stufe 7, 9 der Pumpe ist die Einlaßstufe und steht mit dem Einlaß 12 in Verbindung. Der Auslaß 13 ist an die Auslaßstufe 8, 10 angeschlossen. Einlaßstufe 7, 9 und Auslaßstufe 8, 10 sind über die Bohrung 14 miteinander verbunden. In diese Bohrung 14 mündet die Bohrung 15. Sie steht mit dem Pumpenraum 3 in Verbindung und wird im weiteren als schöpfraumnaher Gasballast- oder Spülgaseintritt be­ zeichnet. Der außerhalb der Pumpe befindliche Gasbal­ last- oder Spülgaseinlaß ist mit 16 bezeichnet. Er um­ faßt das Ventil 17 und die Drossel 18.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Gaseinlaß 16 in einem vom Pumpengehäuse 4 entfernt liegenden Bereich am Motorgehäuse 6 angebracht. Bei ge­ öffnetem Ventil 17, also bei einem Gasballast- bzw. Spülbetrieb, strömt das Gas durch den Motorraum 5 und durch den Pumpenraum 3 zum Eintritt der Bohrung 15, dem unmittelbar am Schöpfraumgehäuse gelegenen Gaseintritt. Durch undichte Wellendichtungen in den Pumpen- oder Mo­ torraum gelangende Gase werden in die Auslaßstufe 8, 10 zurückgespült. Bei Bedarf können Schikanen und/oder meh­ rere Einlaßstutzen 16 vorhanden sein, um eine vollstän­ dige Spülung der den Schöpfräumen 7, 8 benachbarten Räume sicherzustellen. An den Einlaßstutzen 16 kann au­ ßerdem ein Inertgas-Vorratsbehälter angeschlossen sein, wenn mit einem Inertgas, z. B. N₂, gespült oder Gasbal­ last erzeugt werden soll.

Der schöpfraumnahe Ballastgas- oder Spülgaseintritt 15 ist zum Pumpenraum 3 ständig offen. Ist das Ventil 17 geschlossen, stellt sich im Pumpenraum 3 und im Motor­ raum 5 ein Vakuum ein. In den Pumpenraum 3 und den Mo­ torraum 5 gelangende Gase können deshalb durch Lecks in den Gehäusen 4, 6 nicht nach außen dringen. Bei offenem Ventil 16 sorgt die Drossel 18 für die Aufrechterhaltung eines Unterdruckes in den Gehäusen 4 und 6.

Fig. 2 zeigt eine vierstufige trockene Kolbenvakuum­ pumpe mit ihren Schöpfraumgehäuseteilen 21 und 22, in denen sich die zylindrischen Schöpfräume 23 bis 26 be­ finden. Zwischen den Gehäuseteilen 21, 22 befindet sich der Kurbelwellenraum 27, dessen Gehäuse mit 28 bezeich­ net ist. Die Kolben 31 bis 34 sind jeweils gestuft und bilden acht Pumpenkammern, die zum Teil parallel ge­ schaltet sind, so daß die dargestellte Pumpe vier Pump­ stufen hat. Ihr Einlaß ist mit 35, ihr Auslaß mit 36 bezeichnet. In der älteren deutschen Patentanmeldung 196 34 519.7 ist eine Vakuumpumpe dieser Art im einzelnen beschrieben. Die letzte ringförmige Pumpkammer bildet die letzte Stufe der dargestellten Vakuumpumpe. Ihr Ein­ laß ist mit 37, ihr Auslaß mit 38 bezeichnet.

Der Einlaß 37 der letzten Stufe der Pumpe steht über die Leitung 39 mit dem Kurbelwellenraum 27 in Verbin­ dung. Ihre Mündung bildet den schöpfraumnahen Gasein­ tritt 41. Sie liegt in der Nähe der einen Stirnseite des Kurbelwellengehäuses 28. Im Bereich der gegenüberliegen­ den Seite des Kurbelwellengehäuses 28 befindet sich der Gasballast- oder Spülgaseinlaß 16 mit Ventil 17 und Drossel 18. In der bereits zu Fig. 1 beschriebenen Weise kann durch über den Gaseinlaß 16 einströmendes Gas der Kurbelwellenraum 27 gespült und darin ein Unter­ druck aufrechterhalten werden.

Claims (12)

1. Vakuumpumpe mit mindestens einem Schöpfraum (7, 8, 23 bis 26) und mindestens einem dem Schöpfraum be­ nachbarten Raum (3, 5, 27), dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Gasballasteinrichtung ausgerü­ stet ist und daß die Zufuhr des Ballastgases über den dem Schöpfraum benachbarten Raum erfolgt.

2. Vakuumpumpe mit mindestens einem Schöpfraum (7, 8, 23 bis 26) und mindestens einem dem Schöpfraum be­ nachbarten Raum (3, 5, 27), dadurch gekennzeichnet, daß sie einen äußeren Gasballast- oder Spülgasein­ laß (16) und einen unmittelbar am Gehäuse (3, 22) gelegenen Gaseintritt (15, 41) aufweist und daß sich der dem Schöpfraum benachbarte Raum zumindest teilweise zwischen Gaseinlaß (16) und Gaseintritt (15, 41) befindet.

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinlaß (16) ein Ventil (17) und eine Dros­ sel (18) umfaßt.

4. Pumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß mehrere Gaseinlässe (16) an verschiedenen Stellen der Pumpe vorgesehen sind.

5. Pumpe nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der oder die Gaseinlässe (16) mit einem Inertgas-Vorratsbehälter in Verbindung ste­ hen.

6. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß sie als Drehschieberva­ kuumpumpe ausgebildet ist.

7. Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie zweistufig ausgebildet ist, daß sie einen Pum­ penraum (3) und einen Motorraum (5) aufweist, und daß eine Bohrung (15) vorhanden ist, welche eine Verbindungsbohrung (14) zwischen den beiden Stufen (7, 9 und 8, 10) mit dem Pumpenraum (3) verbindet.

8. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinlaß (16) am Motorgehäuse (6) angeordnet ist.

9. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie als mehrstufige Kolbenvaku­ umpumpe ausgebildet ist.

10. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (37) der letzten Pumpenstufe mit einem Kurbelwellenraum (27) in Verbindung steht.

11. Pumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung (41) der Leitung (39) in den Kur­ belwellenraum (27) und der Gaseinlaß (16) in den Bereichen einander gegenüberliegender Stirnseiten des Kurbelwellengehäuses (28) angeordnet sind.

12. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine trockene Vakuumpumpe ist.