Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für schnell drehende Wellen von Vakuumpumpen, insbesondere von Turbomolekularpumpen. Ferner betrifft die Erfindung eine Vakuumpumpe, insbesondere eine turbomolekulare Vakuumpumpe, mit einer entsprechenden Lageranordnung.

Die Lagerung von Pumpenwelien, wie Rotorwellen einer Turbomolekularpumpe, erfolgt häufig über Wälzlager, insbesondere Kugellager, in dem Pumpengehäuse. Zur radialen Dämpfung zumindest eines der beiden Pumpenlagerungen ist es bekannt, zwischen einem Lageraußenring und dem Pumpengehäuse ein Dämpfungselement vorzusehen. Als Dämpfungselemente werden übiicherweise ein oder zwei Dämpfungsringe mit rechteckigem Querschnitt vorgesehen. Insbesondere aufgrund der schwankenden Härte und der schwankenden Toleranzen der Dämpfungsringe können Berührungen zwischen dem Pumpengehäuse und dem Außenring des Lagers erfolgen. Dies führt zu Lagerbeschädigungen. Da der Außenring des Lagers bei der Montage in axiale Richtung über den Dämpfungsring geschoben wird, können ferner Schrägstellungen des Außenrings hervorgerufen werden. Auch diese führen zu Beschädigungen des Lagers. Die Verwendung von Dämpfungsringen mit hoher Qualität hinsichtlich der Härte und der Toleranzen und/oder die Verwendung von Dämpfungsringen mit anderen beispielsweisen kissenförmigen Querschnitten wäre teuer. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pumpenlagerung zu schaffen, bei der das Risiko der Lagerbeschädigung verringert ist und/oder die Montierbarkeit verbessert ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Lageranordnung für schnell drehende Weilen von Vakuumpumpen, insbesondere Turbomolekularpumpen, nach Anspruch 1.

Die erfindungsgemäße Lageranordnung zur Lagerung schnell drehender Wellen von Vakuumpumpen weist zwei die Welle lagernde Lagerelemente auf. Zumindest eines der beiden Lagerelemente ist aSs Wälzlager ausgebildet und weist einen Wälzkörper umgebenden Lageraußenring auf. Das zweite Lager kann ebenfalls als Wälzlager, oder beispielsweise auch als Magnetlager ausgebildet sein.

Zwischen einem Pumpengehäuse, in dem die Welle der Pumpe gelagert ist und dem Außenring des Lagers ist mindestens ein Dämpfungselement angeordnet. Vorzugsweise ist das Dämpfungselement ringförmig ausgebildet und umgibt den Lageraußenring. Besonders bevorzugt ist die Anordnung von zwei oder mehr in axiale Richtung nebeneinander angeordneten, ebenfalls ringförmig ausgebildeten Dämpfungseiementen, Besonders bevorzugt ist es, dass mindestens eine, vorzugsweise alle Dämpfungselemente einen rechteckigen, insbesondere quadratischen Querschnitt aufweisen. Erfindungsgemäß erfolgt das Fixieren des mindestens einen Dämpfungselements über ein mit dem Pumpengehäuse verbundenes Halteelement. Dies hat den erfindungsgemäß wesentlichen Vorteil, dass die Montage vereinfacht ist.

Insbesondere ist es mögiich, das Haiteelement erst nach der Montage des Lagers vorzusehen, wobei vorzugsweise durch das Montieren des Halteelements ein radiales Verformen des mindestens einen Dämpfungselements erfolgt. Aufgrund der radialen Verformung des mindestens einen Dämpfungseiements wird eine den Lageraußenring haltende Radialkraft auf den Lageraußenring aufgebracht. Durch das Vorsehen eines Haiteeiements, das nach der Montage des Lagers montiert werden kann, ist es möglich, das mindestens eine Dämpfungselement derart zu dimensionieren, dass der Lageraußenring ohne große Kraftaufwendung in das Pumpengehäuse eingesetzt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass auf das mindestens eine Dämpfungselement bei der Montage keine oder nur geringe Axiaikräfte wirken. Hierdurch ist insbesondere auch die Gefahr einer Schiefstellung des Lageraußenrings gegenüber der Längsachse der Welle bzw, gegenüber der Längsachse eines ggf. vorgesehenen Lagerinnenrings verringert. Ferner ist es möglich, durch das Halteelement eine definierte Verformung des mindestens einen Dämpfungselements zu bewirken, so dass eine definierte Axialkraft auf den Lageraußenring wirkt. Hierdurch ist es insbesondere möglich, Toleranzen und/oder Schwankungen der Materialeägenschaften des mindestens Dämpfungselements auszugleichen und somit das Risiko einer Lagerbeschädigung zu verringern.

In einer bevorzugten Weiterbildung zumindest eines der beiden Lagereäemente der Lageranordnung weist das Pumpengehäuse eine Aniagefläche auf. Hierbei ist die Aniagefläche derart angeordnet, dass das mindestens eine Dämpfungselement, insbesondere in axialer Richtung der Welle, zwischen dem Halteelement und der Aniagefläche angeordnet ist. In bevorzugter Ausführungsform handelt es sich bei der Anlagefläche somit um eine Axial- Anlageftäche, d.h. eine Anlagefläche, durch die bezogen auf die Weiienlängsachse Axialkräfte übertragen bzw. aufgenommen werden können.

Vorzugsweise ist die Aniagefläche durch eine insbesondere ringförmige Ausnehmung in dem Pumpengehäuse ausgebildet. Die Ausnehmung ist hierbei vorzugsweise nach außen offen, so dass zur Montage des mindestens einen Dämpfungselement auf einfache Weise von außen in die Ausnehmung eingesteckt werden kann. Die Ausnehmung kann sodann durch das Haiteeiement in axialer Richtung verschlossen werden. In einer wetteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Halteelement einen insbesondere ringförmigen Ansatz auf. Dieser erstreckt sich vorzugsweise im Wesentlichen in axiale Richtung, so dass er in montiertem Zustand des Halteelements in die Ausnehmung ragt. Hierbei ist in bevorzugter Weiterbildung das mindestens ein, insbesondere ringförmig ausgebildete Dämpfungselement zwischen dem Ansatz des Haiteelements und der Aniagefläche des Pumpengehäuses angeordnet. Der insbesondere ringförmige Ansatz des Halteelements kann gleichzeitig zur Zentrierung des Haiteelements im Pumpengehäuse dienen. Die Fixierung des Haiteelements an dem Pumpengehäuse erfolgt beispielsweise durch insbesondere axial angeordnete Schrauben.

Zur Verbesserung der Wärmeabfuhr aus dem Wälzlager ist vorzugsweise zwischen dem Lageraußenring und dem Halteelement, insbesondere dem Ansatz des Haiteelements ein Hohlraum vorgesehen, der vorzugsweise mit einem Wärme übertragenden Medium, insbesondere einem Wärme übertragenden Schmiermittel, gefüllt ist.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient das Halteelement zusätzlich zur Fixierung des Lageraußenrings. Hierzu weist das Halteeiement vorzugsweise einen radial in Richtung der Welle weisenden Vorsprung auf. Das Halteelement, insbesondere der Vorsprung des Haiteelements, weist eine Axial-Anlagefläche auf, an der der Lageraußenring in montiertem Zustand mittelbar oder unmittelbar anliegt. Bevorzugt ist hierbei zusätzlich zwischen dem Lageraußenring und dem Halteelement zur axialen Dämpfung ein Axiai-Dämpfungselement vorzusehen. Dieses liegt in besonders bevorzugter Ausführungsform an einer axialen Außenseite des Lageraußenrings sowie an der Axial-Anlagefiäche des Vorsprungs des Haiteelements an. Sofern das Wälzlager zusätzlich einen Lagerinnenring aufweist, ist dieser vorzugsweise auf der Welle fixiert. Dies kann dadurch erfolgen, dass der Lagerinnenring über ein Fixierelement in axiale Richtung gegen einen Wellenabsatz gedrückt wird. Ggf. kann der Lagerinnenring auch entfallen, wobei die üblicherweise durch den Lagerinnenring ausgebildete Laufiäche der Wälzkörper unmittelbar durch die Außenseite der Welle ausgebildet ist.

Das zweite die Welle der Vakuumpumpe lagernde Lagerelement kann beispielsweise als Magnetlager ausgebildet sein. Bevorzugt ist es, dass auch dieses Wälzlager einen Lageraußenring aufweist, der durch mindestens ein zwischen dem Pumpengehäuse und dem Lageraußenring angeordnetes Dämpfungselement dämpfend gelagert ist Das mindestens eine Dämpfungselement ist hierbei wiederum über ein entsprechendes Halteelement fixiert. Auch dieses Lager kann wie vorstehend erläutert vorteilhaft weitergebildet sein.

Femer betrifft die Erfindung eine Vakuumpumpe, insbesondere eine Turbomolekularpumpe mit einem von einer Welle getragenen Rotorelement. Das Rotorelement weist bei einer Turbomolekularpumpe mehrere einzelne scheibenförmige Rotorelemente auf, die jeweils mehrere Rotorflügel umfassen. Zwischen diesen einzelnen scheibenförmigen Rotorelementen sind Statorelemente angeordnet, die ebenfalls Flügel aufweisen. Die Welle ist in einem das Rotorelement umgebenden Pumpengehäuse gelagert, wobei die Lageranordnung erfindungsgemäß wie vorstehend beschrieben ausgebildet ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Halbschnitt einer der beiden Lageranordnungen.

Eine Vakuumpumpe weist eine Welle 10 auf, die ein nicht dargestelltes Rotorelement trägt. Die Welle 10 ist durch zwei Lagerelemente gelagert, von dem in der Zeichnung ein erstes Lagerelement 12 schematisch dargestellt ist. Das insbesondere das andere Ende der Welle 10 lagernde Lagereiement kann vorzugsweise entsprechend dem Lagerelement 12 ausgebildet sein. Über die beiden Lagerelemente ist die Weile 10 in einem Pumpengehäuse 14 gelagert. Das Lagereiement 12 weist ein Lager 16 mit einem Innenring 18, einem Außenring 20 und zwischen den beiden Lagerringen 18, 20 angeordneten Wälzkörpern 22 auf. Der Innenring 18 ist auf der Welle 10 mittels eines Fixierelements 24 fixiert, in dem der Innenring 18 gegen einen Absatz 26 der Weile 10 gedrückt wird. Das Fixierelement 24 wird beispielsweise durch eine mit der Welle verbundene Rotorbefestigung mittelbar oder unmittelbar an den Lagerinnenring 18 angedrückt.

Die Fixierung des Lageraußenrings 20 erfolgt über ein Halteelement 28. Das insbesondere als ringförmiger Deckel ausgebildete Halteelement 28 ist über schematisch dargestellte Schrauben 30 mit dem Pumpengehäuse 14 verbunden.

Insbesondere zur radialen Dämpfung des Lageraußenrings 20 sind im dargestellten Ausführungsbeispie! zwei Dämpfungselemente 32 angeordnet. Die beiden Dämpfungselemente 32 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel ringförmig ausgebildet und umgeben den Lageraußenring 20 vollständig. Die im dargestellten Ausführungsbeispiel identisch ausgebildeten Dämpfungselemente weisen einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt auf.

Zur axialen Fixierung der Dämpfungselemente 32 mit Hilfe des Halteelements 28 weist das Pumpengehäuse eine Anlagefläche 34 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Anlagefläche 34 durch eine im Pumpengehäuse 14 vorgesehene Ausnehmung 36 ausgebildet. Die Anlagefläche 34 ist ringförmig ausgebildet und umgibt die Welle 10. Die Anlagefläche 34 ist im Wesentlichen radial ausgerichtet. Das im dargestellten Ausführungsbesspiel rotationssym metrisch zur Längsachse 38 ausgebildete Haiteelement 28 weist einen ringförmigen Ansatz 40 auf, der in die Ausnehmung 36 ragt. Der Ansatz 40 drückt in axiale Richtung gegen die im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Dämpfungselemente 32. Durch die Montage des Halteeiements 28 erfolgt somit ein Zusammendrücken der Dämpfungselemente 32 in axiaier Richtung, Dies führt zu einer Verformung der Dämpfungselemente in radialer Richtung, Hierdurch erfolgt ein radiales Fixieren des Lageraußenrings 20. Da die Verformung der Dämpfungselemente erst durch die Montage des Halteelements 28 hervorgerufen wird, ist die Montage des Lagers vereinfacht, da zwischen der Außenseite des Lageraußenrings 20 und der Innenseite der Dämpfungselemente 32 nur eine geringe Reibung herrscht.

Ferner weist das Haiteelement 28 einen Vorsprung 42 auf, der bezogen auf den Ansatz 40 radial weiter innen, d.h. in Richtung der Welle 10 angeordnet ist. Der Vorsprung 42 ist vorzugweise ebenfalls ringförmig ausgebildet. Durch den Vorsprung 42 ist eine Axial-Anlagefläche 44 ausgebildet, die in Richtung des Lageraußenrings 20 weist. Zwischen einer Stirnseite des Lageraußenrings 20 und der Axial-Anlagefläche 44 des Vorsprungs 42 ist ein Axiai- Dämpfungselement 46 angeordnet. Durch diese bevorzugte Ausführungsform des Halteelements 28 erfolgt somit nicht nur ein Fixieren und Verformen der beiden Dämpfungselemente 32, sondern auch ein Fixieren des Lageraußenrings 20 in axiale Richtung. Ggf. kann hierdurch auch eine axiale Vorspannung des Lagers erfolgen.

Zur Abfuhr der Wärme aus dem Lager 16 ist zwischen dem Lageraußenring 20 und dem Ansatz 40 des Halteelements 28 ein Hohlraum 48 vorgesehen. Dieser ist mit einem wärmeleitfähigen Medium, wie einem wärmeleitfähigen Fett gefüllt.