EP4636251A2

EP4636251A2 - Scrollvakuumpumpe

Info

Publication number: EP4636251A2
Application number: EP25201241.4A
Authority: EP
Inventors: Erfindernennung liegt noch nicht vor Die
Original assignee: Pfeiffer Vacuum Technology AG
Current assignee: Pfeiffer Vacuum Technology AG
Priority date: 2025-09-09
Filing date: 2025-09-09
Publication date: 2025-10-22

Abstract

Scrollvakuumpumpe mit einem Pumpsystem (11,13), das ein feststehendes Spiralbauteil (11) und ein mit diesem pumpwirksam zusammenwirkendes bewegliches Spiralbauteil (13) umfasst, und einer im Betrieb um eine Drehachse (15) rotierenden Antriebswelle (17) mit einem Exzenterabschnitt (19) zum Antreiben des beweglichen Spiralbauteils (13), sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Scrollvakuumpumpe.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft die Verbesserung von Scrollvakuumpumpen sowie von Verfahren zum Betreiben von Scrollvakuumpumpen.
Dabei umfassen die Scrollvakuumpumpen jeweils ein Pumpsystem, das ein feststehendes Spiralbauteil und ein mit diesem pumpwirksam zusammenwirkendes bewegliches Spiralbauteil umfasst, und eine im Betrieb um eine Drehachse rotierende Antriebswelle mit einem Exzenterabschnitt zum Antreiben des beweglichen Spiralbauteils.
Scrollvakuumpumpen sind grundsätzlich bekannt, z.B. aus EP 3 153 708 A2 , EP 3 617 511 A2 , EP 3 647 599 A2 , EP 4 174 285 A1 , EP 4 253 720 A2 und EP 4 407 183 A1 .
Eine Scrollpumpe ist eine gegen Atmosphärendruck verdichtende Verdrängerpumpe, die sich unter anderem als Kompressor einsetzen lässt. Eine Scrollvakuumpumpe kann zur Erzeugung eines Vakuums in einem Rezipienten verwendet werden, der an einen Gaseinlass der Scrollvakuumpumpe angeschlossen ist.
Scrollvakuumpumpen werden auch als Spiralvakuumpumpen oder Spiralfördereinrichtungen bezeichnet. Das einer Scrollvakuumpumpe zugrundeliegende Pumpprinzip ist aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt und wird daher nachstehend nur kurz erläutert.
Typischerweise weist das Pumpsystem einer Scrollvakuumpumpe zwei ineinander verschachtelte bzw. ineinander gesteckte, beispielsweise archimedische, Spiralzylinder auf, die auch lediglich als Spiralen bezeichnet werden. Jeder Spiralzylinder umfasst dabei zumindest eine Spiralwand mit einem an einer Stirnseite der Spiralwand vorgesehenen, insbesondere plattenförmigen, Träger, wobei die äußeren Windungen des Spiralzylinders, beispielsweise die zwei oder drei äußersten Windungen des Spiralzylinders, durch Wandabschnitte gebildet werden können, die vom Mittelpunkt der Spiralen jeweils einen in Umfangsrichtung konstanten Abstand aufweisen. Auch wenn diese Wandabschnitte strenggenommen keine Spiralabschnitte, sondern Kreisabschnitte bilden, werden sie im Kontext der vorliegenden Offenbarung der Spirale zugerechnet und als Windungen der Spirale bezeichnet.
Die Spiralzylinder sind dabei so ineinandergesteckt, dass die beiden Spiralzylinder abschnittsweise halbmond- bzw. sichelförmige Volumina (Förderräume) umschließen. Eine der beiden Spiralen ist dabei unbeweglich bzw. feststehend im Gehäuse der Pumpe angeordnet, wohingegen die andere Spirale mitsamt ihres Trägers über den Exzenterabschnitt der Antriebswelle auf einer kreisförmigen Bahn bewegt werden kann, weshalb diese Spirale zusammen mit ihrem Träger auch als Orbiter bezeichnet wird. Dieses bewegliche Spiralbauteil führt somit eine sogenannte zentralsymmetrische Oszillation aus, was auch als "Orbitieren" oder "Wobbeln" bezeichnet wird. Ein zwischen den Spiralzylindern eingeschlossenes halbmondförmiges Volumen (Förderraum) wandert während des Orbitierens des beweglichen Spiralbauteils innerhalb der Spiralen zunehmend nach innen, wodurch mittels des wandernden Volumens das zu pumpende Prozessgas von einem radial außenliegenden Gaseinlass des Pumpsystems nach radial innen zu einem insbesondere in der Spiralmitte befindlichen Gasauslass des Pumpsystems gefördert wird.
Der Exzenterantrieb, also die Antriebswelle mit dem Exzenterabschnitt, befindet sich innerhalb des Gehäuses der Scrollvakuumpumpe auf der der Spirale des Orbiters abgewandten Seite des Trägers und ist in der Praxis meistens von einer verformbaren Hülse, beispielsweise einem Wellbalg, umgeben, der einerseits zur Abdichtung des Antriebs gegenüber dem Ansaugbereich und andererseits als Drehsicherung für den Orbiter dient, da sich dieser anderenfalls, also ohne eine Drehsicherung, um sich selbst drehen könnte. Um diese Drehsicherung zu gewährleisten, kann beispielsweise die verformbare Hülse an einem ersten Ende mit dem Träger verbunden sein, wohingegen das dem ersten Ende gegenüberliegende zweite Ende der verformbaren Hülse mittels mehrerer Befestigungsmittel im Inneren des Gehäuses an einem Gehäusegrund verschraubt sein kann. Die verformbare Hülse (z.B. Wellbalg) ist dauerhaft dicht und somit gegenüber einem Pumpengehäuse und dem beweglichen Spiralbauteil abgedichtet.
Die Baugruppe umfassend den Orbiter und die verformbare Hülse (z.B. Wellbalg) kann im Rahmen der Pumpenmontage vormontiert werden, so dass diese Baugruppe anschließend als eine Einheit in das Pumpengehäuse eingesetzt werden kann, woraufhin das erwähnte zweite Ende der verformbaren Hülse am Gehäusegrund mit den Befestigungsmitteln verschraubt werden kann. Üblicherweise sind die Spiralwände des beweglichen Spiralbauteils und die Spiralwände des feststehenden Spiralbauteils jeweils an ihrer vom Träger abgewandten Stirnseite mit einem separaten Dichtungselement versehen, das auf dem Gebiet der Scrollvakuumpumpen auch als TipSeal bezeichnet wird. Die TipSeals, die üblicherweise aus einem Kunststoff hergestellt sind, sorgen für die Abdichtung der erwähnten, von den Spiralwänden umschlossenen Volumina und sind somit für die Vakuumperformance einer Scrollvakuumpumpe von besonderer Bedeutung.
TipSeals sind aber auch mit Nachteilen verbunden. TipSeals besitzen eine begrenzte Lebensdauer, müssen also regelmäßig ausgewechselt werden, was den Wartungsaufwand für Scrollvakuumpumpen erhöht. Zudem erzeugen TipSeals Abrieb. Ferner sind TipSeals empfindlich gegenüber bestimmten äußeren Einflüssen wie beispielsweise radioaktiver Strahlung, denen Scrollvakuumpumpen in bestimmten Anwendungen ausgesetzt sein können.
Scrollvakuumpumpen ohne TipSeals an den Spiralwänden sind bekannt, erfordern allerdings eine äußerst exakte Relativstellung zwischen feststehendem Spiralbauteil und beweglichem Spiralbauteil, um ein exakt definiertes axiales - bezogen auf die Drehachse - Spaltmaß jeweils zwischen den Stirnseiten der Spiralwände des einen Spiralbauteils und dem sogenannten Nutgrund oder Spiralgrund (im Folgenden nur als Spiralgrund bezeichnet), also der zugewandten Seite des Trägers, des anderen Spiralbauteils, zu erhalten. Um eine Vorstellung von den Dimensionen zu bekommen, muss man sich klarmachen, dass ein Axialspaltmaß in der Größenordnung von 10 bis 30 µm für eine akzeptierbare Vakuumperformance erforderlich ist, wobei bereits geringfügig, also um wenige Mikrometer größere Axialspaltmaße eine relevante Verschlechterung der Vakuumperformance zur Folge haben können. Außerdem ist darauf hinzuweisen, dass die beiden Axialspaltmaße gleich, aber auch unterschiedlich sein können, d.h. das axiale Spaltmaß zwischen den Spiralwand-Stirnseiten des Orbiters und dem Nutgrund des Spiralgehäuses einerseits und das axiale Spaltmaß zwischen den Spiralwand-Stirnseiten des Spiralgehäuses und dem Nutgrund des Orbiters andererseits können entweder gleich oder voneinander verschieden sein.
Ein exaktes Axialspaltmaß spielt bei Scrollvakuumpumpen mit TipSeals eine eher untergeordnete Rolle, da Toleranzen bezüglich der Relativstellung zwischen den beiden Spiralbauteilen durch die TipSeals zumindest zu einem gewissen Grad ausgeglichen werden können.
Im Sinne einer einheitlichen Definition wird im Rahmen der vorliegenden Offenbarung unter dem Axialspaltmaß das Spaltmaß zwischen Stirnseite einer jeweiligen Spiralwand des einen Spiralbauteils und dem Nutgrund des anderen Spiralbauteils verstanden, und zwar auch dann, wenn die Spiralwand mit einem Dichtungselement (TipSeal) versehen ist, d.h. in diesem Fall wird unter dem Axialspaltmaß nicht das Spaltmaß bezüglich der Stirnseite des Dichtungselementes, sondern ebenfalls bezüglich der Stirnseite der mit dem Dichtungselement versehenen Spiralwand verstanden.
Scrollvakuumpumpen ohne TipSeals und mit gleichzeitig ausreichend hoher Vakuumperformance wären nicht nur wegen des geringeren Wartungsaufwands, wegen des nicht mehr vorhandenen Abriebs und wegen ihrer Unempfindlichkeit gegenüber bestimmten äußeren Einflüssen von Vorteil, sondern würden auch zu einer zeitlich konstanten Vakuumperformance der Scrollvakuumpumpe führen, da ohne TipSeals keine Komponenten mehr vorhanden wären, die einerseits die Vakuumperformance wesentlich mitbestimmen, die andererseits aber gleichzeitig verschleißbehaftet sind.
Scrollvakuumpumpen ohne TipSeals wären daher auch in solchen für die Praxis interessanten Anwendungen einsetzbar, bei denen weniger eine besonders hohe, sondern vielmehr eine zeitlich möglichst konstante Vakuumperformance im Vordergrund steht.
Einige Aspekte der vorliegenden Offenbarung betreffen Verbesserungen im Zusammenhang mit dem Einstellen des Axialspaltmaßes zwischen den beiden Spiralbauteilen. Andere Aspekte der vorliegenden Offenbarung betreffen andere Verbesserungen. Sofern dies nicht zu Widersprüchen führt, kann ein jeweiliger Aspekt sowohl mit TipSeals als auch ohne TipSeals vorgesehen sein.
Aufgabe der Erfindung ist es, Scrollvakuumpumpen der eingangs genannten Art sowie Verfahren zum Betreiben derartiger Scrollvakuumpumpen zu verbessern, insbesondere dahingehend, dass eine möglichst hohe und/oder eine zeitlich möglichst konstante Vakuumperformance gegeben ist.
Diese Aufgabe wird durch verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung. Diese nachfolgend offenbarten Aspekte können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, sofern sie einander nicht widersprechen. Bei diesen Aspekten handelt es sich um die in den Ansprüchen definierten Aspekte sowie um deren in der nachfolgenden Beschreibung (einschließlich der Figurenbeschreibung) angegebenen Weiterbildungen, die auch als Ausführungsformen oder Ausführungsbeispiele oder Unteraspekte bezeichnet werden. Dabei können jeweils Weiterbildungen eines Aspektes mit anderen Aspekten und deren Weiterbildungen in beliebiger Weise kombiniert werden, sofern dies nicht zu Widersprüchen führt.
Sofern nicht jeweils ausdrücklich erwähnt, kann bei jedem der offenbarten Aspekte die Scrollvakuumpumpe eine Steuereinrichtung umfassen, welche insbesondere dazu ausgebildet ist, die für ein jeweiliges Konzept der Axialspaltmaß-Einstellung erforderlichen Funktionen auszuführen, und welche in eine den eigentlichen Pumpbetrieb der Scrollvakuumpumpe steuernde Steuereinrichtung integriert oder separat vorgesehen sein kann, dann aber dazu ausgebildet ist, mit der den Pumpbetrieb steuernden Steuereinrichtung zu kommunizieren.
Wenn ein jeweiliger Aspekt der vorliegenden Offenbarung das Einstellen des Axialspaltmaßes zwischen den beiden Spiralbauteilen betrifft, dann kann hierfür ein Stellmittel vorgesehen sein, das es ermöglicht, das Axialspaltmaß, also den bezogen auf die Drehachse der im Betrieb rotierenden Antriebswelle axialen Abstand, zwischen den Stirnseiten der Spiralwände und dem jeweiligen Spiralgrund exakt zu definieren.
Wie bereits erwähnt, wird das feststehende Spiralbauteil auch als Spiralgehäuse und das bewegliche Spiralbauteil auch als Orbiter bezeichnet.
Das "Einstellen" des Axialspaltmaßes kann auch dem Zweck dienen, Schiefstellungen eines der beiden Spiralbauteile relativ zu dem Pumpengehäuse und/oder Schiefstellungen der beiden Spiralbauteile relativ zueinander einzustellen oder auszugleichen. Insofern ist unter einem jeweils eingestellten oder einzustellenden Axialspaltmaß auch eine eingestellt bzw. einzustellende Schiefstellung zu verstehen.
Das "Einstellen" des Axialspaltmaßes umfasst auch ein "Halten" des Axialspaltmaßes auf einem Sollwert, der beispielsweise vom Hersteller der Scrollvakuumpumpe für eine jeweilige Anwendung vorgegeben werden kann oder der vom Benutzer der Scrollvakuumpumpe vorgebbar sein, also individuell gewählt werden kann. Ein solches "Halten" des Axialspaltmaßes kann mit einem Verändern des Axialspaltmaßes einhergehen, wenn es während des Pumpbetriebs beispielsweise aufgrund thermischer Einflüsse oder aus anderen Gründen zu Abweichungen von einem jeweiligen Sollwert kommt und folglich eine Änderung erforderlich ist.
Das "Einstellen" des Axialspaltmaßes umfasst auch ein "Verändern" des Axialspaltmaßes im Sinne einer Änderung eines Sollwertes. Eine solche Änderung kann beispielsweise dann erforderlich sein, wenn z.B. für unterschiedliche Betriebsbedingungen oder Anwendungen unterschiedlich große Axialspalte erforderlich sind.
Das "Einstellen" des Axialspaltmaßes umfasst auch Maßnahmen, die es einem der Spiralbauteile oder beiden Spiralbauteilen ermöglichen, sich - und damit die Relativstellung zwischen den beiden Spiralbauteilen - selbst einzustellen, beispielsweise im Sinne eines "Ausrichtens", insbesondere nach einer Einlaufzeit der Scrollvakuumpumpe. Wenn im Rahmen der vorliegenden Offenbarung von einem Einlaufen, z.B. im Sinne eines Einschleifens, die Rede ist, dann ist hierunter ein Einlaufen von an den Stirnseiten der Spiralwände vorhandenen Dichtungselementen (TipSeals) zu verstehen, auch wenn im jeweiligen Zusammenhang das Vorhandensein von Dichtungselementen nicht ausdrücklich erwähnt ist.
Der Begriff "Stellmittel" ist breit zu verstehen und kann auch eine "passive" Maßnahme umfassen, beispielsweise eine bestimmte Materialpaarung, einen speziellen thermischen Ausdehnungskoeffizienten oder einen speziellen thermischen Emissionsgrad an einem Bauteil oder an einem Abschnitt eines Bauteils der Scrollvakuumpumpe oder einer Kombination unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten oder spezieller thermischer Emissionsgrade.
Als ein "aktives" Stellmittel kann beispielsweise eine Anordnung mit zumindest einem Bauteil oder einer Baugruppe und einer zugeordneten Steuerung umfassen. Durch entsprechende Ansteuerung des Bauteils bzw. der Baugruppe kann eine jeweils gewünschte Stellwirkung erzielt werden.
In einigen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das Stellmittel dazu ausgebildet ist, das Axialspaltmaß außerhalb des Pumpbetriebs einzustellen. Das Axialspaltmaß kann beispielsweise einmalig bei der Montage der Scrollvakuumpumpe eingestellt werden. Dies wird auch als initiale Axialspalt-Einstellung bezeichnet. Alternativ oder zusätzlich kann das Stellmittel so ausgebildet sein, dass das Axialspaltmaß in bestimmten Situationen eingestellt werden kann, beispielsweise im Rahmen einer Wartung der Scrollvakuumpumpe oder bei der Vorbereitung für eine neue Anwendung. Das Einstellen des Axialspaltmaßes kann beispielsweise manuell erfolgen.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass das Stellmittel dazu ausgebildet ist, das Axialspaltmaß während des Pumpbetriebs einzustellen.
Das Einstellen kann beispielsweise manuell erfolgen.
In anderen Ausführungsformen kann das Einstellen im Rahmen einer Regelung erfolgen. Insbesondere ist bei einer solchen Regelung das Axialspaltmaß die Regelgröße, deren Wert fortlaufend als Ist-Wert gemessen und mit einem - gegebenenfalls von einem oder mehreren Parametern abhängigen - Soll-Wert verglichen wird. Die Stellgröße zur Beeinflussung des Axialspaltmaßes kann unterschiedlich sein. Beispielsweise kann als Stellgröße die Drehzahl eines Lüfters dienen, mit dem der Wärmetransport innerhalb der Pumpe dahingehend beeinflusst wird, dass mehr oder weniger Wärme zu einem bestimmten Bauteil oder einem Abschnitt eines Bauteils gelangt, dessen thermische Ausdehnung mittels des Lüfters beeinflusst werden soll, um das bewegliche Spiralbauteil entsprechend mechanisch zu beaufschlagen und so das Axialspaltmaß entsprechend einzustellen.
Das vorstehend erläuterte Regelungsbeispiel soll lediglich exemplarisch veranschaulichen, auf welche Weise das Axialspaltmaß im Rahmen einer Regelung während des Pumpbetriebs eingestellt werden kann.
Wenn das Stellmittel geeignet ausgebildet ist, kann auch ein manuelles Einstellen während des Pumpbetriebs erfolgen. Dabei umfasst "manuell" ein Betätigen oder Verstellen eines wie auch immer gearteten Stellgliedes sowohl werkzeuglos mit der Hand als auch mittels eines Werkzeugs.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass das Stellmittel dazu ausgebildet ist, eines der beiden Spiralbauteile, insbesondere das bewegliche Spiralbauteil, oder beide Spiralbauteile zu beaufschlagen. Die Beaufschlagung erfolgt dabei insbesondere mechanisch. Die mechanische Beaufschlagung kann direkt oder indirekt erfolgen, wobei unter einer indirekten mechanischen Beaufschlagung zu verstehen ist, dass das betreffende Spiralbauteil über ein weiteres Bauteil beaufschlagt wird.
Mit anderen Worten handelt es sich bei der Beaufschlagung um eine aktive Maßnahme zum Einstellen des Axialspaltmaßes. Dies ist im Gegensatz zu einer passiven Maßnahme zu verstehen, wie beispielsweise die Auswahl von Materialien mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten.
Die Beaufschlagung eines der beiden Spiralbauteile, insbesondere eine mechanische Beaufschlagung und dabei insbesondere eine mechanische Beaufschlagung des beweglichen Spiralbauteils, kann den Umstand ausnutzen, dass die Lagerung des beweglichen Spiralbauteils am Exzenterabschnitt der Antriebswelle eine gewisse geringfügige axiale Beweglichkeit erlaubt. Die Lagerung des beweglichen Spiralbauteils kann beispielsweise durch ein Wälzlager erfolgen. Insbesondere dient zur Lagerung des beweglichen Spiralbauteils am Exzenterabschnitt der Antriebswelle ein sogenanntes Flanschlager. Alternativ kann die Lagerung mittels separater Kugellager erfolgen.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass das Stellmittel dazu ausgebildet ist, das Spiralbauteil oder beide Spiralbauteile an einer, insbesondere auf der Drehachse liegenden, Stelle und/oder an mehreren, insbesondere um die Drehachse herum verteilten, Stellen zu beaufschlagen.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann das Stellmittel dazu ausgebildet sein, die bezogen auf die Drehachse axiale Relativstellung zwischen den beiden Spiralbauteilen zu beeinflussen.
Des Weiteren kann gemäß einigen Ausführungsbeispielen das Stellmittel dazu ausgebildet sein, eines der beiden Spiralbauteile, insbesondere das bewegliche Spiralbauteil, oder beide Spiralbauteile in axialer Richtung zu bewegen oder bezüglich der Drehachse zu verkippen.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann eine Messeinrichtung vorgesehen sein, die dazu ausgebildet ist, das Axialspaltmaß an einer oder mehreren Stellen zu messen. Das Messen des Axialspaltmaßes kann insbesondere fortlaufend während des Pumpbetriebs erfolgen.
Beispielsweise kann das Axialspaltmaß direkt durch Bestimmen der Größe des jeweiligen axialen Spalts zwischen einer Stirnseite einer Spiralwand des einen Spiralbauteils und dem Boden, also dem Spiralgrund, des anderen Spiralbauteils gemessen werden. Alternativ kann das Axialspaltmaß indirekt durch Bestimmen eines Wertes einer anderen Größe, die als Axialspaltmaß dienen kann, gemessen werden, z.B. eines Wertes für den axialen Abstand zwischen einem Pumpengehäuse und einem Abschnitt, z.B. dem Boden, also dem Spiralgrund, des beweglichen Spiralbauteils oder der Rückseite des Trägers des beweglichen Spiralbauteils.
Das Messen des Axialspaltmaßes umfasst nicht nur das Ermitteln eines einzigen Wertes, sondern es können mehrere Werte an unterschiedlichen Stellen ermittelt werden, so dass auch eine Schiefstellung eines der beiden Spiralbauteile oder beider Spiralbauteile als solche erkannt oder auch quantitativ bestimmt werden kann. Mit anderen Worten umfasst das Messen des Axialspaltmaßes auch ein Messen einer Schiefstellung eines oder beider Spiralbauteile. Unter einer Schiefstellung ist dabei insbesondere eine Stellung des jeweiligen Spiralbauteils zu verstehen, in der eine Mittelachse des jeweiligen Spiralbauteils und damit dessen Spiralwände nicht exakt parallel zur Drehachse der Antriebswelle verlaufen.
Die Messeinrichtung kann zumindest einen berührungslosen Abstandssensor umfassen, beispielsweise einen Wirbelstromsensor. Ein solcher Abstandssensor kann ein Bestandteil einer Stelleinrichtung sein, z.B. eines aktiven Magnetlagers.
Wie eingangs erwähnt, können Scrollvakuumpumpen ohne TipSeals besonders vorteilhaft sein. Dementsprechend ist gemäß einigen Ausführungsformen vorgesehen, dass die Spiralwände des beweglichen Spiralbauteils und die Spiralwände des feststehenden Spiralbauteils jeweils an ihrer vom Spiralgrund abgewandten Stirnseite kein separates Dichtungselement, also keine TipSeals, aufweisen.
Die Möglichkeit, das Axialspaltmaß zwischen den beiden Spiralbauteilen einstellen zu können, kann grundsätzlich aber auch dann von Vorteil sein, wenn TipSeals vorhanden sind. Dementsprechend kann bei einigen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein, dass die Spiralwände des beweglichen Spiralbauteils und die Spiralwände des feststehenden Spiralbauteils jeweils an ihrer vom Spiralgrund abgewandten Stirnseite mit einem separaten Dichtungselement versehen sind. Die Einstellbarkeit des Axialspaltmaßes bei einer Scrollvakuumpumpe mit TipSeals kann beispielsweise vorteilhaft sein, um für einen geringeren Verschleiß oder einen gleichmäßigeren Verschleiß der TipSeals zu sorgen. Das Einstellen des Axialspaltmaßes kann auch eine Ausrichtung der Spiralbauteile sein oder umfassen, um z.B. eine Verkippung oder einen Planlauf zu korrigieren. Auch dies ist vorteilhaft im Hinblick auf einen geringeren oder gleichmäßigeren Verschleiß der TipSeals.
Bei einigen Ausführungsformen der Erfindung sind auch Hybrid-Konfigurationen möglich, d.h. es kann vorgesehen sein, dass die Spiralwände des einen Spiralbauteils an ihrer vom Spiralgrund abgewandten Stirnseite kein separates Dichtungselement aufweisen und die Spiralwände des anderen Spiralbauteils an ihrer vom Spiralgrund abgewandten Stirnseite mit einem separaten Dichtungselement versehen sind. Dabei sind beide Konfigurationen denkbar, d.h. das feststehende Spiralbauteil kann mit TipSeals versehen sein, während das bewegliche Spiralbauteil keine TipSeals aufweist, oder umgekehrt.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst die Scrollvakuumpumpe ein Pumpengehäuse und ein Stellmittel, das dazu ausgebildet ist, ein zwischen den beiden Spiralbauteilen vorhandenes Axialspaltmaß einzustellen, insbesondere zum Ausgleichen von Schiefstellungen, wobei das Stellmittel zumindest eine ringförmige Keilscheibe umfasst, die zwischen dem feststehenden Spiralbauteil und dem Pumpengehäuse angeordnet ist.
Eine ringförmige Keilscheibe, die auch als keilförmiger Ring oder Keilring bezeichnet wird, ist ein Ring, dessen in die eine Axialrichtung weisende Stirnfläche eine erste Ebene bildet und dessen in die entgegengesetzte Axialrichtung weisende Stirnfläche eine zweite Ebene bildet, wobei sich die erste Ebene und die zweite Ebene in einem spitzen Winkel schneiden. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist eine Keilscheibe durch ihr Profil charakterisiert, also durch die minimale axiale Höhe, d.h. die in Umfangsrichtung konstante Höhe eines nicht-keilförmigen zylindrischen Abschnitts, der hier auch als "Sockel" bezeichnet wird, und durch den Keilwinkel.
Ein Vorteil des Einsatzes von Keilscheiben ist, dass diese als Standardbauteile erhältlich sind.
Grundsätzlich kann gemäß einigen Ausführungsformen vorgesehen sein, dass lediglich eine einzige Keilscheibe zwischen dem feststehenden Spiralbauteil und dem Pumpengehäuse angeordnet ist. In diesem Fall ist stets eine Schiefstellung vorhanden bzw. eine Schiefstellung zwischen feststehendem Spiralbauteil und Pumpengehäuse ist in diesem Fall nur dann nicht vorhanden, wenn eine "schiefe" Ausgangslage ohne Keilscheibe durch die einzige Keilscheibe gerade ausgeglichen wird.
Was die Montage der zumindest einen Keilscheibe angeht, so kann vorgesehen sein, dass die Keilscheibe entweder nur in mehreren diskreten Drehstellungen oder in beliebigen Drehstellungen, sozusagen "stufenlos", relativ zu dem feststehenden Spiralbauteil oder dem Pumpengehäuse montiert werden kann.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Keilscheibe im zusammengesetzten, insbesondere aber noch nicht endgültig montierten, Zustand relativ zum feststehenden Spiralbauteil oder zum Pumpengehäuse verdrehbar ist, um so eine jeweilige Relativstellung zwischen feststehendem Spiralbauteil und Pumpengehäuse besonders einfach einstellen zu können.
Um für die Montage eine besonders einfache Ausrichtung zu ermöglichen, kann im feststehenden Spiralbauteil und/oder im Pumpengehäuse eine Nut für einen an der Keilscheibe vorgesehenen Steg ausgebildet sein, oder umgekehrt.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das Stellmittel zwei ringförmige Keilscheiben umfasst. Hierdurch kann die Relativorientierung zwischen feststehendem Spiralbauteil und Pumpengehäuse grundsätzlich beliebig eingestellt werden.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die beiden Keilscheiben den gleichen Keilwinkel besitzen. Hierdurch können die beiden Keilscheiben in eine Relativdrehstellung gebracht werden, in der die äußeren Stirnflächen der beiden Keilscheiben in parallelen Ebenen verlaufen. Die beiden Keilscheiben können in dieser Relativstellung folglich einen reinen Axialversatz zwischen Spiralgehäuse und Pumpengehäuse einstellen. Das Maß dieses Axialversatzes ist durch das Profil der beiden Keilscheiben vorgegeben.
Gemäß einigen Weiterbildungen kann vorgesehen sein, dass ein Satz von n mit n > 2 Keilscheiben vorgesehen ist, von denen sich zumindest einige hinsichtlich ihres Profils voneinander unterscheiden.
Hierdurch kann bei der Montage der Scrollvakuumpumpe aus einer Anzahl von Keilscheiben ausgewählt werden, die größer als die Anzahl der tatsächlich zu montierenden Keilscheiben ist. Hierdurch ergibt sich eine noch größere Vielfalt von Einstellmöglichkeiten.
Der Satz kann zumindest ein Paar von Keilscheiben umfassen, die den gleichen Keilwinkel besitzen. Wie an anderer Stelle bereits erwähnt, ermöglichen zwei derartige Keilscheiben bei entsprechender Relativorientierung zueinander einen reinen Axialversatz zwischen Spiralgehäuse und Pumpengehäuse.
Dabei kann vorgesehen sein, dass mehrere Paare von Keilscheiben mit gleichem, zwischen den Paaren unterschiedlichem Keilwinkel vorgesehen sind. Dies schafft die Möglichkeit, jeweils einen reinen Axialversatz mit einem Maß einzustellen, das sich von dem Maß der jeweiligen anderen Paare unterscheidet.
Ein reiner Axialversatz kann gemäß einigen Weiterbildungen auch dadurch erreicht werden, dass der Satz wenigstens eine Keilscheibe mit einem Keilwinkel von 0° umfasst. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Satz mehrere Keilscheiben mit einem Keilwinkel von 0° umfasst, von denen sich zumindest einige hinsichtlich ihrer axialen Höhe voneinander unterscheiden. Bei diesen Weiterbildungen kann der Satz von Keilscheiben also einen oder mehrere nicht-keilförmige Ringe umfassen.
Des Weiteren kann gemäß einigen Weiterbildungen vorgesehen sein, dass das feststehende Spiralbauteil, die Keilscheiben und das Pumpengehäuse mit jeweiligen axialen Stirnflächen unmittelbar aneinander anliegen. Zusätzliche Zwischenelemente werden hierbei also nicht benötigt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst die Scrollvakuumpumpe ein Stellmittel, das dazu ausgebildet ist, ein zwischen den beiden Spiralbauteilen vorhandenes Axialspaltmaß einzustellen, insbesondere zum Ausgleichen von Schiefstellungen, wobei das Stellmittel mindestens einen Einstellstift umfasst, wobei der Einstellstift das bewegliche Spiralbauteil an dessen Rückseite in Axialrichtung mechanisch beaufschlagt.
Mit einem derartigen Einstellstift kann das bewegliche Spiralbauteil in axialer Richtung bewegt oder bezüglich der Drehachse verkippt werden.
Insbesondere sind mehrere, um die Drehachse herum verteilte Einstellstifte vorgesehen, die jeweils das bewegliche Spiralbauteil an dessen Rückseite in Axialrichtung mechanisch beaufschlagen, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Einstellstifte jeweils unabhängig voneinander betätigbar sind. Die Einstellstifte können gleichmäßig um die Drehachse herum verteilt sein.
Gemäß einigen Weiterbildungen kann vorgesehen sein, dass der oder jeder Einstellstift das bewegliche Spiralbauteil über zumindest ein Axiallager mechanisch beaufschlagt. Für den oder jeden Einstellstift kann ein Axiallager vorgesehen sein.
Es kann auch vorgesehen sein, dass für zumindest zwei Einstellstifte, insbesondere für alle Einstellstifte, ein gemeinsames Axiallager vorgesehen ist.
Das oder jedes Axiallager kann ein Wälzlager sein.
Bei einer konkreten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass am zum beweglichen Spiralbauteil weisenden freien Ende eines jeweiligen Einstellstifts ein Käfig angeordnet ist, in welchem ein Wälzkörper, insbesondere eine Kugel, gehalten ist, wobei für diesen Wälzkörper an der Rückseite des beweglichen Spiralbauteils eine, insbesondere plane, Fläche vorgesehen ist, mit welcher der Wälzkörper zusammenwirkt. Ein solches Axiallager besitzt einen vergleichsweise einfachen Aufbau. Insbesondere ist es hierfür nicht erforderlich, komplexe Strukturen an der Rückseite des beweglichen Spiralbauteils vorzusehen.
Gemäß einigen Weiterbildungen kann vorgesehen sein, dass das oder jedes Axiallager innerhalb eines zwischen dem beweglichen Spiralbauteil und dem Pumpengehäuse angeordneten Wellbalgs angeordnet ist.
Durch die Anordnung innerhalb des Wellbalgs befindet sich das oder jedes Axiallager im atmosphärischen Bereich und somit nicht im Vakuumbereich der Scrollvakuumpumpe. Dies ermöglicht es, für das oder jedes Axiallager ein geschmiertes Wälzlager einzusetzen, ohne dass die Gefahr besteht, dass das Schmiermittel den Vakuumbereich verunreinigt.
Gemäß einigen Weiterbildungen kann vorgesehen sein, dass der oder jeder Einstellstift sich innerhalb eines zwischen dem beweglichen Spiralbauteil und dem Pumpengehäuse angeordneten Wellbalgs erstreckt. Eine Beeinträchtigung des sich außerhalb des Wellbalgs befindlichen Vakuumbereichs der Scrollvakuumpumpe durch den oder die Einstellstifte wird hierdurch vermieden.
Wenn gemäß den vorstehend erwähnten Weiterbildungen für den oder jeden Einstellstift ein Axiallager vorgesehen ist, über welches das bewegliche Spiralbauteil an seiner Rückseite in Axialrichtung mechanisch beaufschlagt wird, dann kann bevorzugt vorgesehen sein, dass sowohl der oder jeder Einstellstift als auch das zumindest eine Axiallager innerhalb des Wellbalgs angeordnet sind. Hierdurch kann erreicht werden, dass das Stellmittel vollkommen getrennt vom Vakuumbereich der Scrollvakuumpumpe wirksam ist.
Gemäß einigen Weiterbildungen kann vorgesehen sein, dass der oder jeder Einstellstift an dem Pumpengehäuse abgestützt und durch eine Betätigung in seiner zwischen dem beweglichen Spiralbauteil und dem Pumpengehäuse wirksamen Länge veränderlich ist.
Der Einstellstift kann beispielsweise zumindest im Bereich des Pumpengehäuses mit einem Außengewinde versehen sein, das mit einem Innengewinde einer im Spiralgehäuse für den Einstellstift ausgebildeten Bohrung zusammenwirkt. Somit kann einfach durch Verdrehen des Einstellstifts relativ zum Pumpengehäuse die wirksame Länge des Einstellstifts verändert und auf diese Weise der Orbiter in Axialrichtung mechanisch beaufschlagt werden.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass der oder jeder Einstellstift von außerhalb des Pumpengehäuses, insbesondere während eines Betriebs der Scrollvakuumpumpe, betätigbar ist. Eine besonders komfortable Einstellmöglichkeit, die insbesondere auch während des Betriebs der Scrollvakuumpumpe gegeben ist, wird hierdurch geschaffen.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst das feststehende Spiralbauteil und/oder das bewegliche Spiralbauteil ein Notlaufmittel, das dazu ausgebildet ist, bei einer Störung des Normalbetriebs, insbesondere bei einem Taumelschlag des beweglichen Spiralbauteils, einen unmittelbaren Kontakt zwischen dem feststehenden Spiralbauteil und dem beweglichen Spiralbauteil zu verhindern.
Beschädigungen der Spiralbauteile, die unter Umständen ein Auswechseln des oder der betreffenden Bauteile erfordern würden, können durch ein derartiges Notlaufmittel verhindert werden.
Das Notlaufmittel kann eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung, insbesondere gleichmäßig, verteilten einzelnen Notlaufmitteln umfassen.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass das oder jedes Notlaufmittel dazu ausgebildet ist, in Kontakt mit dem einen Spiralbauteil zu gelangen, bevor das andere Spiralbauteil mit dem einen Spiralbauteil in Kontakt gelangen kann.
Gemäß einigen Weiterbildungen umfasst das oder jedes Notlaufmittel ein Notlaufelement, das von einer Fläche des einen Spiralbauteils in Richtung des anderen Spiralbauteils vorsteht.
Das Notlaufelement kann zumindest teilweise ballig geformt und insbesondere als eine Kugel ausgebildet sein.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Notlaufelement aus einem Keramikmaterial besteht.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das oder jedes Notlaufmittel derart ausgebildet ist, dass eine Position des Notlaufelements bezüglich des jeweils anderen Spiralbauteils eingestellt werden kann. Das oder jedes Notlaufmittel kann auf diese Weise an ein jeweiliges Axialspaltmaß zwischen den beiden Spiralbauteilen angepasst werden.
Gemäß einigen Weiterbildungen kann vorgesehen sein, dass das Notlaufelement mechanisch in Richtung des anderen Spiralbauteils vorgespannt ist.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann das Notlaufmittel eine Bohrung in dem einen Spiralbauteil umfassen, in welche das Notlaufelement und eine das Notlaufelement mechanisch in Richtung des anderen Spiralbauteils vorspannende Vorspanneinrichtung, insbesondere eine Druckfeder, aufgenommen sind.
Am zum anderen Spiralbauteil hin offenen Ende der Bohrung kann ein Sitzelement für das Notlaufelement angeordnet sein, durch das die Position des Notlaufelements in der Bohrung festgelegt ist.
Gemäß einigen Weiterbildungen kann vorgesehen sein, dass das oder jedes Notlaufmittel an dem einen Spiralbauteil angebracht ist und das andere Spiralbauteil mit einem, insbesondere radial außen, umlaufenden Gegenabschnitt für das Notlaufmittel versehen ist, der dazu ausgebildet ist, in Kontakt mit dem Notlaufmittel zu gelangen, bevor die beiden Spiralbauteile miteinander in Kontakt gelangen können.
Als Gegenabschnitt kann beispielsweise ein radial außen umlaufender Kragen an dem anderen Spiralbauteil ausgebildet sein. Gegebenenfalls ohnehin vorhandener Bauraum innerhalb der Scrollvakuumpumpe kann für einen solchen umlaufenden Kragen genutzt werden. Das oder jedes Notlaufmittel kann dabei entsprechend radial außen an dem einen Spiralbauteil angeordnet sein. Hierdurch ist es möglich, das Notlaufkonzept radial außerhalb der pumpwirksam miteinander zusammenwirkenden Bestandteile der beiden Spiralbauteile anzuordnen. Konstruktive Eingriffe in die pumpwirksam zusammenwirkenden Bestandteile können hierdurch unterbleiben.
Gemäß einigen Weiterbildungen kann vorgesehen sein, dass das oder jedes Notlaufmittel an einem Halteabschnitt angebracht ist, der nach radial außen von dem jeweiligen Spiralbauteil absteht.
Für den oder jeden Halteabschnitt kann ein radial nach außen abstehender, z.B. laschenartiger Abschnitt genügen. Vollständig umlaufende Strukturen an dem jeweiligen Spiralbauteil sind für das oder die Notlaufmittel somit nicht erforderlich. Gegebenenfalls ohnehin vorhandener Bauraum kann für einen oder mehrere derartige Halteabschnitte genutzt werden.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist vorgesehen, dass die Antriebswelle einen Hohlwellenabschnitt umfasst oder als Hohlwelle ausgebildet ist, und zumindest eine Lagerstelle zur Drehlagerung der Antriebswelle sich im Inneren der Antriebswelle befindet (erster Unteraspekt), und/oder dass der Durchmesser des Exzenterabschnitts mehr als 1/10, bevorzugt mehr als 1/8, besonders bevorzugt mehr als 1/5, des Durchmessers des beweglichen Spiralbauteils beträgt (zweiter Unteraspekt), und/oder dass die axiale Länge eines Flanschlagers des beweglichen Spiralbauteils größer als das 0,8-fache, bevorzugt größer als das 1,2-fache, der axialen Höhe des beweglichen Spiralbauteils (dritter Unteraspekt) oder größer als das 0,8-fache, bevorzugt größer als das 1,2-fache, der axialen Höhe einer zumindest eine Spiralwand umfassenden Spiralanordnung des beweglichen Spiralbauteils ist (vierter Unteraspekt), und/oder dass die axiale Länge eines Flanschlagers des beweglichen Spiralbauteils größer als ein Viertel des Durchmessers des beweglichen Spiralbauteils ist (fünfter Unteraspekt).
Diese Unteraspekte, die jeweils für sich genommen und auch in Kombination realisiert werden können, haben die vorteilhafte Wirkung, dass eine Neigung des beweglichen Spiralbauteils zu einem Taumelschlag verringert oder eliminiert wird.
Indem gemäß dem ersten Unteraspekt die Antriebswelle einen Hohlwellenabschnitt umfasst oder als Hohlwelle ausgebildet ist und zumindest eine Lagerstelle zur Drehlagerung der Antriebswelle sich im Inneren der Antriebswelle befindet, kann eine axiale Führungslänge des beweglichen Spiralbauteils am Exzenterabschnitt der Antriebswelle vergrößert werden.
Indem gemäß dem zweiten Unteraspekt der Durchmesser des Exzenterabschnitts mehr als ein 1/10, bevorzugt mehr als 1/8, besonders bevorzugt mehr als 1/5, des Durchmessers des beweglichen Spiralbauteils beträgt, wird die Steifigkeit des Exzenterabschnitts erhöht.
Mit dem dritten, vierten und fünften Unteraspekt ergibt sich ein Flanschlager mit einer vergleichsweise großen axialen Länge. Dies wiederum ermöglicht es, die axiale Führungslänge des Flanschlagers am Exzenterabschnitt zu vergrößern.
Gemäß einigen Weiterbildungen kann vorgesehen sein, dass die Antriebswelle an einem im Hohlwellenabschnitt oder in der Hohlwelle befindlichen Lagerabschnitt drehbar gelagert ist, der ein Bestandteil eines Pumpengehäuses ist oder der von einem Pumpengehäuse getragen ist. Insbesondere kann der Lagerabschnitt ein integraler Bestandteil des Pumpengehäuses sein.
Der Lagerabschnitt kann sich ausgehend von einem vom beweglichen Spiralbauteil abgewandten Ende der Antriebswelle in den Hohlwellenabschnitt oder in die Hohlwelle hinein erstrecken.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass zumindest der Exzenterabschnitt der Antriebswelle als Hohlwelle ausgebildet ist. Es ist auch möglich, dass die gesamte Antriebswelle einschließlich des Exzenterabschnitts als Hohlwelle ausgebildet ist.
Gemäß einigen Weiterbildungen kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine im Inneren der Antriebswelle befindliche Lagerstelle zur Drehlagerung der Antriebswelle sich innerhalb des Exzenterabschnitts der Antriebswelle befindet, wobei ein Flanschlager des beweglichen Spiralbauteils außen am Exzenterabschnitt drehbar gelagert ist.
Durch die Drehlagerung der Antriebswelle innerhalb des Exzenterabschnitts kann die Drehlagerung des Flanschlagers des beweglichen Spiralbauteils außen am Exzenterabschnitt ungestört durch die Drehlagerung der Antriebswelle erfolgen. Insbesondere ist es hierdurch möglich, eine vergleichsweise große axiale Führungslänge des Flanschlagers außen am Exzenterabschnitt zu realisieren.
Gemäß einigen Weiterbildungen kann vorgesehen sein, dass zumindest eine Lagerstelle zur Drehlagerung des Flanschlagers außen am Exzenterabschnitt in axialer Richtung weiter von dem beweglichen Spiralbauteil entfernt ist als die zumindest eine im Inneren der Antriebswelle befindliche Lagerstelle zur Drehlagerung der Antriebswelle. Hierdurch ergibt sich eine axiale Überlappung der Lagerungen von Antriebswelle einerseits und Flanschlager andererseits am Exzenterabschnitt.
Alternativ oder zusätzlich zu den vorstehend genannten Unteraspekten kann gemäß einem weiteren Unteraspekt vorgesehen sein, dass der axiale Abstand zwischen zwei Lagerstellen zur Drehlagerung eines Flanschlagers des beweglichen Spiralbauteils außen am Exzenterabschnitt größer als ein Fünftel des Durchmessers des beweglichen Spiralbauteils ist.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst die Scrollvakuumpumpe ein Stellmittel, das dazu ausgebildet ist, ein zwischen den beiden Spiralbauteilen vorhandenes Axialspaltmaß einzustellen, insbesondere zum Ausgleichen von Schiefstellungen, wobei das Stellmittel eine Fliehkrafteinrichtung umfasst, mittels der eine Rotation der Antriebswelle in eine axiale Stellbewegung des beweglichen Spiralbauteils umsetzbar ist.
Dieses Konzept ermöglicht es, die Rotation der Antriebswelle zu nutzen, um das Axialspaltmaß einzustellen. Insbesondere ermöglicht es dieses Konzept, durch Verändern der Drehzahl das Axialspaltmaß zu verändern.
Grundsätzlich können noch andere Betriebsparameter einer Scrollvakuumpumpe durch Verändern der Drehzahl beeinflusst werden, beispielsweise das Saugvermögen der Scrollvakuumpumpe. Dieser fünfte Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann aber den Umstand ausnutzen, dass nicht alle Betriebsparameter, die sich mit der Drehzahl ändern, in gleicher Weise empfindlich für Drehzahländerungen sind. So ändert sich beispielsweise das Saugvermögen der Scrollvakuumpumpe zumindest im Wesentlichen linear mit der Drehzahl, während sich das Axialspaltmaß zumindest im Wesentlichen quadratisch mit der Drehzahl ändert, wenn eine Fliehkrafteinrichtung gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Offenbarung vorgesehen ist. Somit kann durch Verändern der Drehzahl der Antriebswelle eine gewünschte Einstellung des Axialspaltmaßes erreicht werden, ohne dass diese Drehzahländerung den Betrieb der Scrollvakuumpumpe in nachteiliger Weise stört.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass eine von der Fliehkrafteinrichtung hervorgerufene, zur Erzeugung der axialen Stellbewegung auf das bewegliche Spiralbauteil einwirkende Stellkraft von der Drehzahl der Antriebswelle abhängig ist.
Die Fliehkrafteinrichtung kann eine Rückstelleinrichtung umfassen, deren Rückstellkraft der Stellkraft entgegengesetzt ist.
Es kann eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, die dazu ausgebildet ist, eine Drehzahl der Antriebswelle derart einzustellen, dass die in axialer Richtung auf das bewegliche Spiralbauteil einwirkenden Kräfte einander aufheben. Diese Kräfte umfassen auch den in axialer Richtung auf das bewegliche Spiralbauteil einwirkenden Gasdruck.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass die Fliehkrafteinrichtung mehrere, insbesondere gleichmäßig, um die Drehachse herum verteilte Fliehkraftelemente und einen mit der Antriebswelle drehfest verbundenen Käfig für die Fliehkraftelemente umfasst, der eine Bewegung der Fliehkraftelemente mit einer Radialkomponente ermöglicht und für die Fliehkraftelemente eine Anlagefläche aufweist, die derart ausgebildet ist, dass bei rotierender Antriebswelle die sich mit der Radialkomponente bewegenden Fliehkraftelemente jeweils zusätzlich in axialer Richtung abgelenkt werden.
Je nach konkreter Ausgestaltung der Fliehkrafteinrichtung kann die Ablenkung der Fliehkraftelemente zu dem beweglichen Spiralbauteil hin oder von dem beweglichen Spiralbauteil weg erfolgen.
Damit kann folglich je nach konkreter Ausgestaltung der Fliehkrafteinrichtung erreicht werden, dass die axiale Stellbewegung des beweglichen Spiralbauteils auf das feststehende Spiralbauteil zu oder von dem feststehenden Spiralbauteil weg erfolgt.
Es kann vorgesehen sein, dass die Anlagefläche für ein jeweiliges Fliehkraftelement eine Bahn definiert, entlang welcher das Fliehkraftelement mit einer Radialkomponente bewegbar ist. Die Bahn kann derart ausgebildet sein, dass - im Bezugssystem der rotierenden Komponenten der Fliehkrafteinrichtung, insbesondere eines Käfigs für die Fliehkraftelemente - die Bewegung des Fliehkraftelements keine Komponente in Umfangsrichtung besitzt, d.h. die Bewegung des Fliehkraftelements erfolgt in einer einzigen die Drehachse enthaltenden Ebene. Die Bahn kann geradlinig verlaufen. Alle Bahnen liegen dann auf einem die Drehachse als Mittelachse aufweisenden Konus. Alternativ kann die Bahn gekrümmt verlaufen.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass die Fliehkrafteinrichtung eine zwischen den Fliehkraftelementen und dem beweglichen Spiralbauteil wirksame Übertragungseinrichtung umfasst, welche die Bewegung der Fliehkraftelemente in Axialrichtung auf das bewegliche Spiralbauteil überträgt.
Die Übertragungseinrichtung kann derart ausgebildet sein, dass die Ablenkung der Fliehkraftelemente in die gleiche Richtung erfolgt wie die durch die Fliehkrafteinrichtung bewirkte axiale Stellbewegung des beweglichen Spiralbauteils.
Die Übertragungseinrichtung kann in Axialrichtung relativ zu dem Käfig bewegbar sein. Es kann vorgesehen sein, dass die Übertragungseinrichtung gegen eine Rückstellkraft einer Rückstelleinrichtung in Axialrichtung relativ zu dem Käfig bewegbar ist. Die Rückstelleinrichtung kann ein oder mehrere Rückstellelemente, insbesondere Federn, umfassen, die zwischen der Übertragungseinrichtung und dem Käfig angeordnet sind.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass die Übertragungseinrichtung von dem Käfig getragen ist.
Die Übertragungseinrichtung kann mittels einer Rückstelleinrichtung an dem Käfig angebracht sein, gegen deren Rückstellkraft die Übertragungseinrichtung in Axialrichtung relativ zu dem Käfig bewegbar ist.
Die Übertragungseinrichtung kann zwischen dem Käfig und dem bewegbaren Spiralbauteil angeordnet sein. Alternativ kann vorgesehen sein, dass sich die Übertragungseinrichtung in axialer Richtung von der einen, vom beweglichen Spiralbauteil abgewandten Seite des Käfigs zu der anderen, dem beweglichen Spiralbauteil zugewandten Seite des Käfigs erstreckt.
Die Übertragungseinrichtung kann eine Platte umfassen, durch welche die Antriebswelle hindurchgeführt ist.
Zwischen der Übertragungseinrichtung und dem beweglichen Spiralbauteil kann ein Axiallager vorgesehen sein. Das Axiallager kann mehrere, am beweglichen Spiralbauteil oder an der Übertragungseinrichtung angeordnete Lagerelemente, insbesondere Kugeln, aufweisen. Die Lagerelemente können, insbesondere gleichmäßig, um die Drehachse herum verteilt sein.
Bei den Fliehkraftelementen kann es sich um Kugeln oder Walzen handeln.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfassen die Spiralbauteile jeweils eine Spiralanordnung mit Spiralwänden, von diesen begrenzten Spiralnuten und deren Boden bildendem Spiralgrund sowie einen Träger für die Spiralanordnung, wobei zwischen der Stirnseite zumindest einer Spiralwand des einen Spiralbauteils und dem Spiralgrund des anderen Spiralbauteils, und/oder umgekehrt, ein lang gestrecktes Dichtungselement angeordnet ist, wobei das Dichtungselement einen Anlageabschnitt für die Stirnseite der Spiralwand, einen Anlageabschnitt für den Spiralgrund und einen die beiden Anlageabschnitte miteinander verbindenden Stegabschnitt umfasst, und wobei die Anlageabschnitte abdichtend an der Stirnseite und an dem Spiralgrund anliegen und der Stegabschnitt derart verformbar ist, dass während des Betriebs die beiden Anlageabschnitte entsprechend der Relativbewegung zwischen den beiden Spiralbauteilen relativ zueinander bewegbar sind.
Bei diesem Konzept ist folglich ein Dichtungselement vorgesehen, um ein von zwei benachbarten Spiralwänden begrenztes Volumen (Förderraum) von benachbarten Bereichen abzudichten. Bei diesem Dichtungselement handelt es sich aber nicht um ein TipSeal, das lediglich an der Stirnseite einer Spiralwand fixiert ist, sondern um ein Dichtungselement, das gleichzeitig mit beiden Spiralbauteilen zusammenwirkt, und zwar zum einen mit der Stirnseite einer Spiralwand und zum anderen mit dem dieser Stirnseite gegenüberliegenden Spiralgrund.
Hierdurch wird eine vollständige Abdichtung des Spalts zwischen der Stirnseite der Spiralwand und dem Spiralgrund erreicht. Ermöglicht wird dies durch den Aufbau des Dichtungselements, das zum einen die beiden Anlageabschnitte für die Stirnseite der Spiralwand einerseits und den Spiralgrund andererseits und zum anderen den verformbaren Stegabschnitt umfasst, der die beiden Anlageabschnitte miteinander verbindet. Die Verformbarkeit des Stegabschnitts ermöglicht die Relativbewegung zwischen den beiden Spiralbauteilen, also das Orbitieren des beweglichen Spiralbauteils relativ zum feststehenden Spiralbauteil, ohne dass die abdichtende Anlage der Anlageabschnitte an der Stirnseite der Spiralwand und an dem Spiralgrund beeinträchtigt wird.
Das Dichtungselement kann sich über die gesamte Länge einer jeweiligen Spiralwand erstrecken, insbesondere über die gesamte pumpwirksame Länge der jeweiligen Spiralwand. Alternativ kann sich das Dichtungselement auch nur über einen Teil der Länge der jeweiligen Spiralwand erstrecken.
Bei dem Dichtungselement kann es sich um ein Profilelement handeln, das über seine gesamte Längserstreckung, optional mit Ausnahme der Endabschnitte, die gleiche Querschnittsform in einer senkrecht zur Längserstreckung verlaufenden Schnittebene aufweist.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen können die Anlageabschnitte an der Stirnseite und an dem Spiralgrund fixiert sein.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass zumindest einer, insbesondere jeder, der Anlageabschnitte als Saugleiste ausgebildet ist, die derart geformt ist, dass durch Andrücken der Saugleiste an eine Haltefläche der Stirnseite bzw. des Spiralgrunds in einem von der Saugleiste und der Haltefläche begrenzten Volumen ein Unterdruck erzeugbar und dadurch das Dichtungselement mittels der Saugleiste an der Haltefläche fixiert ist.
Hierdurch wird das simple Prinzip eines Saugnapfs zum Fixieren des Dichtungselements genutzt. Eine solche Fixierung durch Festsaugen kann sowohl am Spiralgrund als auch an der Stirnseite vorgesehen sein. Hierdurch kann gegebenenfalls der Umstand ausgenutzt werden, dass der Spiralgrund ohnehin eine plane Fläche ist, die als Haltefläche für die Saugleiste des Dichtungselements geeignet ist. Obwohl die Stirnseite einer Spiralwand vergleichsweise schmal ist, kann diese als Haltefläche für eine Saugleiste dienen bzw. als eine solche Haltefläche ausgebildet werden.
Es ist auch möglich, dass nur der zur Fixierung am Spiralgrund vorgesehene Anlageabschnitt des Dichtungselements als Saugleiste ausgebildet ist. Der andere Anlageabschnitt kann dann auf andere Weise mit der Stirnseite der Spiralwand zusammenwirken, um eine abdichtende Anlage, insbesondere eine Fixierung, an der Stirnseite zu ermöglichen. Hierauf wird an anderer Stelle näher eingegangen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Saugleiste in einem Querschnitt senkrecht zur Längserstreckung ein von zwei Dichtlippen gebildetes Profil aufweist, das eine zur Stirnseite bzw. zum Spiralgrund hin offene Form, insbesondere eine konkave Form, bevorzugt eine U- oder V-Form, aufweist.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Haltefläche von dem Boden einer Vertiefung gebildet ist, die in der Stirnseite bzw. dem Spiralgrund ausgebildet ist. Die Vertiefung kann insbesondere als eine Nut ausgebildet sein. Hierdurch wird es ermöglicht, dass ein Anlageabschnitt oder beide Anlageabschnitte jeweils zumindest teilweise in einer Vertiefung angeordnet sind. Hierdurch wird in axialer Richtung mehr Platz für das Dichtungselement geschaffen. Gleichzeitig erfolgt hierdurch eine Positionierung des jeweiligen Anlageabschnitts.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass die Haltefläche an zumindest einer Seite, insbesondere an beiden Seiten, mit einer Begrenzung versehen ist.
Gemäß einigen Weiterbildungen kann vorgesehen sein, dass zumindest einer, insbesondere jeder, der Anlageabschnitte in einem Querschnitt senkrecht zur Längserstreckung ein von zwei Dichtlippen gebildetes Profil aufweist, insbesondere wobei das Profil eine zur Stirnseite bzw. zum Spiralgrund hin offene Form, insbesondere eine konkave Form, bevorzugt eine U- oder V-Form, aufweist.
Dieses Profil kann, wie bereits erwähnt, eine Saugleiste bilden. Dies ist jedoch nicht zwingend. Das von den zwei Dichtlippen gebildete Profil kann auch zu einer anderen abdichtenden Anlage des Anlageabschnitts dienen. Beispielsweise kann durch die beiden Dichtlippen eine Klemmleiste gebildet werden, so dass der Anlageabschnitt auf die Stirnseite der Spiralwand aufgesteckt werden kann, um auf diese Weise das Dichtungselement zu fixieren.
Unabhängig davon, auf welche Weise die Fixierung durch die zwei Dichtlippen erfolgt, kann die Form des von den beiden Dichtlippen gebildeten Profils derart gewählt sein, dass durch eine Druckdifferenz zwischen den beiden durch das Dichtungselement voneinander getrennten Seiten die Dichtwirkung des Anlageabschnitts verstärkt wird. Entsprechend dem Konzept einer Selbsthemmung kann somit erreicht werden, dass eine aufgrund der Druckdifferenz einwirkende Kraft den Dichteffekt gerade nicht gefährdet, sondern verstärkt.
Das Anliegen des Anlageabschnitts an der Stirnseite kann dadurch erfolgen, dass die Dichtlippen die Stirnseite umgreifen.
Wie vorstehend bereits erwähnt, kann vorgesehen sein, dass der Anlageabschnitt für die Stirnseite der Spiralwand als Klemmleiste ausgebildet ist, die derart geformt ist, dass durch Aufstecken der Klemmleiste auf die Stirnseite das Dichtungselement mittels der Klemmleiste an der Stirnseite fixiert ist.
Der Anlageabschnitt für die Stirnseite kann zwei durch Auseinanderdrücken gegen eine Rückstellkraft aus einer Neutralstellung in eine Klemmstellung bringbare Dichtlippen aufweisen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass in der Neutralstellung der kleinste Abstand zwischen den Dichtlippen kleiner ist als die größte Breite der Spiralwand im Bereich der Stirnseite.
Der die beiden Anlageabschnitte miteinander verbindende Stegabschnitt kann streifenförmig, insbesondere als Flachstreifen, ausgebildet sein und insbesondere in einem Querschnitt senkrecht zur Längserstreckung ein rechteckiges Profil aufweisen, dessen in radialer Richtung gemessene kurze Seite wesentlich kleiner ist als dessen in axialer Richtung gemessene lange Seite.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die beiden Anlageabschnitte und der Stegabschnitt einstückig miteinander ausgebildet sind.
Unabhängig davon, ob die beiden Anlageabschnitte und der Stegabschnitt einstückig miteinander ausgebildet sind oder es sich um separate Abschnitte handelt, die zur Bildung des Dichtelements miteinander verbunden sind, können die Anlageabschnitte und der Stegabschnitt aus dem gleichen Material oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
Insbesondere besteht das Dichtungselement aus einem Elastomermaterial.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst die Scrollvakuumpumpe eine Vorspanneinrichtung für das feststehende Spiralbauteil, die das feststehende Spiralbauteil in Richtung des beweglichen Spiralbauteils vorspannt, und ein Stellmittel, das dazu ausgebildet ist, ein zwischen den beiden Spiralbauteilen vorhandenes Axialspaltmaß einzustellen, insbesondere zum Ausgleichen von Schiefstellungen, wobei das Stellmittel zumindest einen Aktor umfasst, der zwischen einem Pumpengehäuse und dem feststehenden Spiralbauteil angeordnet und dazu ausgebildet ist, das feststehende Spiralbauteil relativ zu dem Pumpengehäuse in axialer Richtung gegen eine Rückstellkraft der Vorspanneinrichtung mechanisch zu beaufschlagen.
Das feststehende Spiralbauteil ist hierbei also nicht in axialer Richtung fest mit dem Pumpengehäuse verbunden. Vielmehr ist eine schwimmende Lagerung des feststehenden Spiralbauteils insofern realisiert, als die Vorspanneinrichtung es ermöglicht, das feststehende Spiralbauteil mittels zumindest eines Aktors relativ zu dem Pumpengehäuse gegen die Rückstellkraft der Vorspanneinrichtung zu beaufschlagen.
Es wurde festgestellt, dass durch ein derartiges Zusammenwirken zwischen zumindest einem Aktor und dem feststehenden Spiralbauteil ein exaktes Axialspaltmaß eingestellt werden kann. Insbesondere ist es möglich, ein Axialspaltmaß im Bereich zwischen 0,03 und 0,05 mm einzustellen. Außerdem ermöglicht es dieses Konzept, ein jeweils eingestelltes Axialspaltmaß bei sich verändernden Bedingungen während des Betriebs der Scrollvakuumpumpe einzuhalten.
Das feststehende Spiralbauteil kann zusätzlich zu einer separaten Basis vorgesehen sein, an welcher die Vorspanneinrichtung axial abgestützt ist. Insbesondere kann diese Basis von einer Abdeckung des Pumpengehäuses gebildet sein.
Alternativ kann das feststehende Spiralbauteil selbst als eine Abdeckung des Pumpenteils ausgebildet sein, wobei das feststehende Spiralbauteil sowohl abdichtend als auch gegen die Rückstellkraft der Vorspanneinrichtung axial beweglich an dem Pumpengehäuse gelagert ist.
Im ersteren Fall ist das feststehende Spiralbauteil schwimmend an der separaten Basis gelagert. Im letzteren Fall erfolgt eine schwimmende Lagerung des feststehenden Spiralbauteils am Pumpengehäuse. In diesem letzteren Fall kann eine Dichtanordnung zwischen feststehendem Spiralbauteil und Pumpengehäuse dazu ausgebildet sein, eine axiale Bewegung des feststehenden Spiralbauteils gegen die Rückstellkraft der Vorspanneinrichtung zuzulassen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Vorspanneinrichtung von der Dichtanordnung selbst gebildet ist.
Wenn die Vorspanneinrichtung axial an einer Basis abgestützt ist, dann kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Basis in axialer Richtung bezüglich des Pumpengehäuses feststehend angeordnet ist.
Die Basis kann als ein separates Bauteil ausgebildet und an dem Pumpengehäuse befestigt sein. Alternativ kann die Basis ein, insbesondere integraler, Bestandteil des Pumpengehäuses sein.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das feststehende Spiralbauteil mittels des Aktors in axialer Richtung gegen die Rückstellkraft der Vorspanneinrichtung relativ zu der Basis bewegbar ist.
Wie vorstehend bereits erwähnt, kann vorgesehen sein, dass die Basis von einer Abdeckung des Pumpengehäuses gebildet ist.
Das feststehende Spiralbauteil kann an der Basis in axialer Richtung geführt sein. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass das feststehende Spiralbauteil an der Basis zentriert ist.
Die Vorspanneinrichtung kann mehrere, insbesondere gleichmäßig, um die Drehachse verteilte elastisch verformbare Vorspannelemente, insbesondere Druckfedern, umfassen.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das Stellmittel mehrere, insbesondere gleichmäßig, um die Drehachse verteilte Aktoren umfasst, die jeweils zwischen dem Pumpengehäuse und dem feststehenden Spiralbauteil angeordnet und dazu ausgebildet sind, das feststehende Spiralbauteil relativ zu dem Pumpengehäuse in axialer Richtung gegen die Rückstellkraft der Vorspanneinrichtung mechanisch zu beaufschlagen, wobei die Aktoren mittels einer Steuereinrichtung des Stellmittels entweder gemeinsam oder unabhängig voneinander derart ansteuerbar sind, dass das Axialspaltmaß zwischen den beiden Spiralbauteilen eingestellt wird.
Gemäß einigen Weiterbildungen kann vorgesehen sein, dass eine mit dem Stellmittel herbeigeführte Stellung des feststehenden Spiralbauteils in axialer Richtung fixierbar ist.
Zur Fixierung der Stellung des feststehenden Spiralbauteils kann das Stellmittel eine zusätzliche Stelleinrichtung umfassen, die zwischen einer die Vorspanneinrichtung axial abstützenden Basis und dem feststehenden Spiralbauteil zumindest einen Aktor umfasst, der dazu ausgebildet ist, das feststehende Spiralbauteil relativ zu der Basis in axialer Richtung von der Basis weg mechanisch zu beaufschlagen.
Die zusätzliche Stelleinrichtung ermöglicht eine Fixierung der Stellung des feststehenden Spiralbauteils, ohne dass sich die Stellung des feststehenden Spiralbauteils während des Betriebs durch ein sich einstellendes Kräftegleichgewicht ergibt, nämlich ein Gleichgewicht zwischen dem auf das feststehende Spiralbauteil in der einen Richtung einwirkenden Gasdruck und der in die entgegengesetzte Richtung wirkenden Rückstellkraft der Vorspanneinrichtung.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, die dazu ausgebildet ist, eine Aktor-Referenzstellung zu ermitteln, ausgehend von welcher eine jeweils gewünschte Axialspalteinstellung erfolgt.
Insbesondere kann die Steuereinrichtung dazu ausgebildet sein, das Stellmittel derart anzusteuern, dass ausgehend von einer Ausgangsstellung des feststehenden Spiralbauteils bei von der Vorspanneinrichtung, aber nicht von dem Aktor oder den Aktoren beaufschlagtem, an dem beweglichen Spiralbauteil anliegendem feststehenden Spiralbauteil dieses zunächst zur Ermittlung einer Aktor-Referenzstellung von dem oder den Aktoren beaufschlagt und dann ausgehend von dieser Aktor-Referenzstellung mittels des oder der Aktoren gegen die Rückstellkraft der Vorspanneinrichtung von dem beweglichen Spiralbauteil weg bewegt wird, um einen jeweiligen gewünschten Axialspalt einzustellen.
Gemäß einigen Weiterbildungen kann die Steuereinrichtung dazu ausgebildet sein, während des Pumpbetriebs in Abhängigkeit von einem auch durch den Gasdruck im Pumpsystem beeinflussten Kräftegleichgewicht mittels des oder der Aktoren den Axialspalt auf einem jeweiligen gewünschten Wert zu halten oder zu verändern.
Alternativ kann die Steuereinrichtung gemäß einigen Ausführungsformen dazu ausgebildet sein, während des Pumpbetriebs ohne Beeinflussung durch den Gasdruck im Pumpsystem den Axialspalt auf einem jeweiligen gewünschten Wert zu halten oder zu verändern, indem eine jeweilige Stellung des feststehenden Spiralbauteils mittels einer zusätzlichen Stelleinrichtung in axialer Richtung fixiert wird.
Der oder jeder Aktor kann einen Piezo-Aktor, einen Stellmotor oder ein aktives Magnetlager umfassen.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst die Scrollvakuumpumpe ein Stellmittel, das dazu ausgebildet ist, ein zwischen den beiden Spiralbauteilen vorhandenes Axialspaltmaß einzustellen, insbesondere zum Ausgleichen von Schiefstellungen, wobei das Stellmittel zum Beaufschlagen eines Bauteils in axialer Richtung wenigstens ein aktives axiales Magnetlager umfasst, wobei eine Messeinrichtung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, das Axialspaltmaß an einer oder mehreren Stellen zu messen, insbesondere fortlaufend während des Pumpbetriebs, und wobei eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem gemessenen Axialspaltmaß das Magnetlager zum Einstellen eines Sollwerts für das Axialspaltmaß anzusteuern, insbesondere im Rahmen einer Regelung.
Unter einem aktiven Magnetlager ist ein Magnetlager zu verstehen, bei dem mittels geregelter Elektromagnete eine veränderliche Lagerkraft erzeugt werden kann. Aktive axiale Magnetlager werden beispielsweise als Axiallager für Rotoren von Turbomolekularvakuumpumpen eingesetzt. Die Ansteuerung derartiger Magnetlager ist vergleichsweise einfach und kann im Rahmen einer Regelung erfolgen, bei der das momentane Axialspaltmaß als Ist-Wert gemessen wird.
Die Steuereinrichtung kann dazu ausgebildet sein, durch eine Regelung, die dazu dient, veränderliche Betriebsparameter der Scrollvakuumpumpe auszugleichen, während des Betriebs ein konstantes Axialspaltmaß aufrechtzuerhalten.
Durch den Einsatz einer oder mehrerer aktiver axialer Magnetlager kann vergleichsweise schnell und mit hoher Genauigkeit auf Veränderungen der Betriebsparameter reagiert werden, um ein konstantes Axialspaltmaß sicherzustellen.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, durch Verändern des Axialspaltmaßes einen oder mehrere Betriebsparameter der Scrollvakuumpumpe zu verändern. Bei dieser Vorgehensweise geht es also nicht darum, mit dem Ziel eines konstanten Axialspaltmaßes sich verändernde Betriebsparameter auszugleichen, sondern gewissermaßen umgekehrt darum, durch Verändern des Axialspaltmaßes gezielt Einfluss auf einen oder mehrere Betriebsparameter der Scrollvakuumpumpe zu nehmen.
Gemäß einigen Weiterbildungen kann die Steuereinrichtung dazu ausgebildet sein, eine Kalibrierung durchzuführen, bei der durch Ansteuern des Magnetlagers eine axiale Referenzposition, insbesondere eine Endlagenposition, angefahren und gemessen wird, bezüglich welcher während des Betriebs das Axialspaltmaß auf den Sollwert geregelt wird.
Das Bauteil, welches mittels des aktiven axialen Magnetlagers beaufschlagt wird, kann grundsätzlich beliebig gewählt werden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Magnetlager zwischen den beiden Spiralbauteilen, zwischen dem feststehenden Spiralbauteil und dem Pumpengehäuse, zwischen dem beweglichen Spiralbauteil und dem Pumpengehäuse, oder zwischen einem Widerlager und der Antriebswelle oder einem mit der Antriebswelle verbundenen Bauteil angeordnet ist.
Des Weiteren kann eine Vorspanneinrichtung für das Bauteil vorgesehen sein, gegen deren Rückstellkraft das Magnetlager das Bauteil beaufschlagt.
Die nachfolgend genannten möglichen Ausführungsformen sind Weiterbildungen aller vorstehend genannten Aspekte der vorliegenden Offenbarung.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das feststehende Spiralbauteil, das bewegliche Spiralbauteil und die Antriebswelle in axialer Richtung aufeinanderfolgend angeordnet sind.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass ein elektrischer Antriebsmotor für die Antriebswelle auf der vom feststehenden Spiralbauteil abgewandten Seite des beweglichen Spiralbauteils angeordnet ist.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das bewegliche Spiralbauteil ein Flanschlager aufweist, über welches das bewegliche Spiralbauteil am Exzenterabschnitt der Antriebswelle drehbar gelagert ist, und wobei das Flanschlager auf der vom feststehenden Spiralbauteil abgewandten Seite des beweglichen Spiralbauteils angeordnet ist.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das feststehende Spiralbauteil als eine Abdeckung eines Pumpengehäuses ausgebildet ist.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Spiralbauteile jeweils eine Spiralanordnung mit Spiralwänden und von diesen begrenzten Spiralnuten umfassen, wobei jeweils eine oder mehrere, bevorzugt genau zwei, radial äußere Spiralwände auf konzentrischen Kreisen liegen und in Umfangsrichtung unterbrochen sind, wodurch eine Parallelpumpstruktur aus parallelen Kanälen entsteht, die in zumindest einen, bevorzugt genau einen, radial inneren Pumpkanal übergehen, der von einer spiralförmig verlaufenden Spiralnut gebildet und von einer spiralförmig verlaufenden Spiralwand begrenzt ist.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass eine Messeinrichtung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, das Axialspaltmaß an einer oder mehreren Stellen zu messen, insbesondere fortlaufend während des Pumpbetriebs.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Spiralwände des beweglichen Spiralbauteils und die Spiralwände des feststehenden Spiralbauteils jeweils an ihrer vom Spiralgrund abgewandten Stirnseite kein separates Dichtungselement aufweisen.
Die vorliegende Offenbarung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betreiben einer Scrollvakuumpumpe mit einem Pumpsystem, das ein feststehendes Spiralbauteil und ein mit diesem pumpwirksam zusammenwirkendes bewegliches Spiralbauteil umfasst, einer im Betrieb um eine Drehachse rotierenden Antriebswelle mit einem Exzenterabschnitt zum Antreiben des beweglichen Spiralbauteils, einem Pumpengehäuse, einer Vorspanneinrichtung für das feststehende Spiralbauteil, die das feststehende Spiralbauteil in Richtung des beweglichen Spiralbauteils vorspannt, und einem Stellmittel, das dazu ausgebildet ist, ein zwischen den beiden Spiralbauteilen vorhandenes Axialspaltmaß einzustellen, insbesondere zum Ausgleichen von Schiefstellungen, wobei das Stellmittel zumindest einen Aktor umfasst, der zwischen dem Pumpengehäuse und dem feststehenden Spiralbauteil angeordnet und dazu ausgebildet ist, das feststehende Spiralbauteil relativ zu dem Pumpengehäuse in axialer Richtung gegen eine Rückstellkraft der Vorspanneinrichtung mechanisch zu beaufschlagen, und wobei das Verfahren umfasst, dass zunächst eine Aktor-Referenzstellung ermittelt wird, ausgehend von welcher dann eine jeweils gewünschte Axialspalteinstellung erfolgt.
Bei dem Verfahren kann vorgesehen sein, dass das Stellmittel derart angesteuert wird, dass ausgehend von einer Ausgangsstellung des feststehenden Spiralbauteils bei von der Vorspanneinrichtung, aber nicht von dem Aktor oder den Aktoren beaufschlagtem, an dem beweglichen Spiralbauteil anliegenden feststehenden Spiralbauteil dieses zunächst zur Ermittlung der Aktor-Referenzstellung von dem oder den Aktoren beaufschlagt und dann ausgehend von dieser Aktor-Referenzstellung mittels des oder der Aktoren gegen die Rückstellkraft der Vorspanneinrichtung von dem beweglichen Spiralbauteil weg bewegt wird, um einen jeweiligen gewünschten Axialspalt einzustellen.
Es kann vorgesehen sein, dass während des Pumpbetriebs in Abhängigkeit von einem auch durch den Gasdruck im Pumpsystem beeinflussten Kräftegleichgewicht mittels des oder der Aktoren den Axialspalt auf einem jeweiligen gewünschten Wert gehalten oder verändert wird.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass während des Pumpbetriebs ohne Beeinflussung durch den Gasdruck im Pumpsystem der Axialspalt auf einem jeweiligen gewünschten Wert gehalten oder verändert wird, indem eine jeweilige Stellung des feststehenden Spiralbauteils mittels einer zusätzlichen Stelleinrichtung in axialer Richtung fixiert wird.
Das vorstehend beschriebene Verfahren kann insbesondere mit einer Scrollvakuumpumpe gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Offenbarung durchgeführt werden.
Die vorliegende Offenbarung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: ein Beispiel für eine herkömmliche Scrollvakuumpumpe zur Erläuterung des Grundaufbaus einer solchen Scrollvakuumpumpe, und
Fig. 2 bis 8: jeweils ein oder mehrere Ausführungsbeispiele einer Scrollvakuumpumpe gemäß der vorliegenden Offenbarung mit dem Grundaufbau gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Scrollvakuumpumpe mit einem Grundaufbau, der im Folgenden beschrieben wird. Aufbau und Funktionsweise einer solchen Scrollvakuumpumpe sind dem Fachmann bekannt. Diese herkömmliche Scrollvakuumpumpe kann auf unterschiedliche Weise gemäß der vorliegenden Offenbarung weitergebildet werden. Unterschiedliche Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden anschließend anhand der Fig. 2 bis 8 erläutert.
Die Scrollvakuumpumpe gemäß Fig. 1 umfasst ein Pumpsystem mit einem feststehenden Spiralbauteil 11 und einem beweglichen Spiralbauteil 13, die während des Betriebs pumpwirksam zusammenwirken. Ferner umfasst die Scrollvakuumpumpe eine im Betrieb um eine Drehachse 15 rotierende Antriebswelle 17 mit einem Exzenterabschnitt 19 zum Antreiben des beweglichen Spiralbauteils 13. Des Weiteren ist die Scrollvakuumpumpe mit einem elektrischen Antriebsmotor 21, 23 versehen, der dazu dient, die Antriebswelle 17 in Rotation um die Drehachse 15 zu versetzen. Der elektrische Antriebsmotor umfasst einen radial inneren Motorrotor 21, der auch als Läufer bezeichnet wird, und einen radial äußeren Motorstator 23.
Die Antriebswelle 17 ist an zwei in axialer Richtung beabstandeten Lagerstellen 25, 27 drehbar am Pumpengehäuse 41 gelagert. Die vordere Lagerstelle 25 wird von einem vorderen Wälzlager gebildet, das als Festlager ausgebildet ist, während die hintere Lagerstelle 27 von einem hinteren Wälzlager gebildet wird, das als Loslager ausgebildet ist. Zur Lagerung der Antriebswelle 17 ist das Pumpengehäuse 41 mit einem hülsenförmigen Abschnitt versehen, der im Folgenden auch als Lagerhülse 115 bezeichnet wird. Die beiden Wälzlager 25, 27 befinden sich somit radial zwischen der Antriebswelle 17 und der Lagerhülse 115.
Beide Lagerstellen 25, 27 befinden sich auf der dem Exzenterabschnitt 19 der Antriebswelle 17 zugewandten Seite des Antriebsmotor 21, 23. Somit befinden sich alle Lagerstellen 25, 27 innerhalb des Pumpengehäuses 41 vor dem Antriebsmotor 21, 23. Dabei befinden sich die Lagerstellen 25, 27 im atmosphärischen Bereich der Pumpe, d.h. nicht in dem Bereich, in dem während des Pumpbetriebs ein Vakuum herrscht. Der Exzenterabschnitt 19 ist einstückig mit dem vorderen Ende der Antriebswelle 17 verbunden und der Antriebsmotor 21, 23 sitzt auf dem hinteren Ende der Antriebswelle 17. Durch diesen Aufbau kann der Antriebsmotor 21, 23 auf das hintere Ende der Antriebswelle 17 aufgeschoben werden. Die Montage und das Austauschen des Antriebsmotors 21, 23 oder von Teilen des Antriebsmotors 21, 23 wird hierdurch vereinfacht.
Das Wuchtkonzept zum Auswuchten des unter anderem die Antriebswelle 17 und das bewegliche Spiralbauteil 13 umfassenden rotierenden Systems umfasst ein vorderes Wuchtgewicht 29 und ein hinteres Wuchtgewicht 31, die an der Antriebswelle 17 angebracht sind. Das vordere Wuchtgewicht 29 ist dabei im Bereich des vorderen Endes der Antriebswelle 17 und des Exzenterabschnitts 19 angeordnet.
Das hintere Wuchtgewicht 31 befindet sich vor der hinteren Lagerstelle 27 und damit vor dem Antriebsmotor.
In Abwandlungen dieses Grundaufbaus sind auch andere Wuchtkonzepte möglich. Beispielsweise kann das hintere Wuchtgewicht oder ein zusätzliches Wuchtgewicht am hinteren Ende der Antriebswelle im Bereich des Antriebsmotors angeordnet sein.
Des Weiteren ist ein auf das hintere Ende der Antriebswelle 17 stirnseitig aufgesetztes Druckelement 87 vorgesehen, welches rotationssymmetrisch ausgebildet ist und nicht als Wuchtgewicht dient.
Das Druckelement 87 ist mittels einer zentralen Schraube 83 mit der Antriebswelle 17 verbunden. Zur Anpassung des Außendurchmessers des hinteren Abschnitts der Antriebswelle 17 an den Innendurchmesser des Motorrotors 21 ist der hintere Abschnitt der Antriebswelle 17 mit einem Hülsenelement 33 versehen. Das Hülsenelement 33 ist mittels des Druckelements 87 und der zentralen Schraube 83 mit dem Motorrotor 21 verklemmt. Mittels eines Positionierstifts 33a ist das Hülsenelement 33 auf der Antriebswelle 17 befestigt. Des Weiteren ist axial zwischen einer an der Antriebswelle 17 ausgebildeten Schulter 17a und dem Motorrotor 21 ein ringförmiges Zwischenelement 34 angeordnet. Der Motorrotor 21 ist über das Zwischenelement 34 zwischen dem Druckelement 87 und der als Widerlager für das Zwischenelement 34 dienenden Schulter 17a der Antriebswelle 17 eingespannt. Im Bereich der Schulter 17a ist zwischen dem die hintere Lagerstelle 27 bildenden Loslager 27 und dem Zwischenelement 34 eine Wellfeder 99 angeordnet.
Der Antriebsmotor 21, 23 ist vollständig innerhalb des Pumpengehäuses 41 angeordnet, d.h. der Antriebsmotor 21, 23 ist über seine gesamte axiale Länge von dem Pumpengehäuse 41 in Umfangsrichtung umgeben, steht als nicht nach hinten vor. An seinem hinteren Ende ist das Pumpengehäuse 41 mittels eines separaten Motordeckels 103 verschlossen.
Am vorderen Ende des Pumpengehäuses 41 befindet sich das Pumpsystem mit dem feststehenden Spiralbauteil 11 und dem beweglichen Spiralbauteil 13. Das auch als Spiralgehäuse bezeichnete feststehende Spiralbauteil 11 ist auf das vordere Ende des Pumpengehäuses 41 stirnseitig aufgeschraubt und von einer ebenfalls am Pumpengehäuse 41 angebrachten Haube 105 umgeben, in der außerdem ein Lüfter 95 untergebracht ist.
Das bewegliche Spiralbauteil 13 ist über ein als Wälzlager ausgebildetes Flanschlager 91 an dem Exzenterabschnitt 19 gelagert. Axial zwischen dem beweglichen Spiralbauteil 13 und dem Exzenterabschnitt 19 befindet sich eine Druckscheibe 93. Zwischen einer umlaufenden Schulter der Antriebswelle 17 am Übergang in den Exzenterabschnitt 19 und dem Flanschlager 91 befindet sich eine Passscheibe 94. Die korrekte Ausrichtung in Umfangsrichtung zwischen dem feststehenden Spiralbauteil 11 und dem Pumpengehäuse 41 ist durch einen Positionierstift 97 gewährleistet. In Abwandlungen dieses Grundaufbaus können auch mehrere Positionierstifte 79 vorgesehen sein.
Das feststehende Spiralbauteil 11 umfasst eine Spiralanordnung mit Spiralwänden 49 und Spiralgrund 51 sowie einen mit seiner dem beweglichen Spiralbauteil 13 zugewandten Seite den Spiralgrund 51 bildenden Träger 53 für die Spiralanordnung. Beispielsweise können zwei radial äußere Spiralwände 49 vorgesehen sein, die auf konzentrischen Kreisen liegen und in Umfangsrichtung unterbrochen sind. Hierdurch entsteht eine Parallelpumpstruktur aus parallel pumpenden, von den betreffenden Spiralnuten zwischen den Spiralwänden 49 gebildeten Kanälen, die in einen spiralförmig nach radial innen verlaufenden Pumpkanal übergehen, der von einer spiralförmig verlaufenden Spiralnut gebildet wird und von einer spiralförmig verlaufenden Spiralwand 49 begrenzt ist.
Das bewegliche Spiralbauteil 13 umfasst ebenfalls eine Spiralanordnung mit Spiralwänden 69 und Spiralgrund 71 sowie einen plattenförmigen, mit seiner dem feststehenden Spiralbauteil 11 zugewandten Seite den Spiralgrund 71 bildenden Träger 73 für die Spiralanordnung. Es können entsprechend der Spiralanordnung des feststehenden Spiralbauteils 11 zwei radial äußere Spiralwände 69 vorgesehen sein, die auf konzentrischen Kreisen liegen und im Bereich eines nicht dargestellten Gaseinlasses in Umfangsrichtung unterbrochen sind. Eine radial innenliegende Spiralwand 69 verläuft spiralförmig.
Sowohl die Spiralwände 49 des feststehenden Spiralbauteils 11 als auch die Spiralwände 69 des beweglichen Spiralbauteils 13 sind an ihren vom jeweiligen Spiralgrund 51 bzw. 71 abgewandten Ende mit einem langgestreckten Dichtungselement 75 (TipSeal) versehen.
Die vorstehend beschriebenen Spiralanordnungen der beiden Spiralbauteile 11, 13 können auch anders ausgebildet sein.
Über einen Einlassflansch 77 gelangt das zu pumpende Gas in das die beiden Spiralbauteile 11, 13 umfassende Pumpsystem und wird über einen nicht dargestellten Auslassflansch ausgestoßen.
Das Pumpengehäuse 41 ist auf einer Basis abgestützt, die von einem Elektronikgehäuse 43 gebildet ist. Das Pumpengehäuse 41 ist mit dem Elektronikgehäuse 43 verschraubt. Das nicht vollständig dargestellte Elektronikgehäuse 43 ist an seiner Unterseite mit nicht dargestellten Füßen versehen. In dem Elektronikgehäuse 43 ist eine Elektronikausstattung untergebracht, die elektronische, elektrische und elektromechanische Komponenten umfasst, die unter anderem zur Stromversorgung und zur Steuerung der Scrollvakuumpumpe dienen.
Des Weiteren umfasst die Scrollvakuumpumpe ein nicht dargestelltes Gasballast-Ventil. In Abwandlungen dieses Grundaufbaus kann anstelle eines Gasballastventils ein mehrstufiges Gasballastsystem vorgesehen sein.
Der von der Antriebswelle 17 mit dem Exzenterabschnitt 19 gebildete Exzenterantrieb befindet sich innerhalb des Pumpengehäuses 41 und ist von einer verformbaren Hülse in Gestalt eines Wellbalgs 89 umgeben. Der Wellbalg 89 dient einerseits zur Abdichtung des Exzenterantriebs gegenüber dem Ansaugbereich der Scrollvakuumpumpe und andererseits als Verdrehsicherung für das bewegliche Spiralbauteil 13. Hierzu ist der Wellbalg 89 an der dem Antrieb zugewandten Seite des beweglichen Spiralbauteils 13 befestigt. Das hintere Ende des Wellbalgs 89 ist innerhalb des Pumpengehäuses 41 an einem Gehäusegrund mittels Schrauben angebracht.
Wie im Einleitungsteil erläutert, ist jeweils zwischen den Stirnseiten der Spiralwände 49 bzw. 69 des einen Spiralbauteils 11 bzw. 13 und dem Spiralgrund 71 bzw. 51 des anderen Spiralbauteils 13 bzw. 11 ein axialer Spalt vorhanden, was im Rahmen der vorliegenden Offenbarung allgemein als Axialspaltmaß bezeichnet wird. Das Axialspaltmaß hat Einfluss auf die Vakuumperformance der Scrollvakuumpumpe und damit insbesondere auf deren Saugvermögen sowie auf den minimalen Enddruck, der mit der Scrollvakuumpumpe erreicht werden kann.
Einige Aspekte der vorliegenden Offenbarung schaffen jeweils eine Möglichkeit, das Axialspaltmaß einzustellen, und zwar je nach Ausführungsbeispiel entweder während des Pumpbetriebs oder außerhalb des Pumpbetriebs. Einige Ausführungsbeispiele gestatten es, das Axialspaltmaß wahlweise während des Pumpbetriebs oder außerhalb des Pumpbetriebs einzustellen. Nachstehend werden in Verbindung mit den Figuren unterschiedliche Möglichkeiten, das Axialspaltmaß einzustellen, sowie weitere Aspekte der vorliegenden Offenbarung erläutert, wobei diese einzelnen Aspekte am Beispiel einer herkömmlichen Scrollvakuumpumpe erläutert werden, die einen Grundaufbau aufweist, wie er vorstehend anhand von Fig. 1 erläutert worden ist. Dabei sind in den nachfolgend beschriebenen Figuren diese Aspekte zum überwiegenden Teil rein schematisch dargestellt, um das jeweilige Konzept zu erläutern.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2a und 2b umfasst ein Stellmittel zwei baugleiche Keilscheiben 111, 113. Von der Scrollvakuumpumpe sind zusätzlich zu den beiden Keilscheiben 111, 113 lediglich das Pumpengehäuse 41 und das als Abdeckung für das Pumpengehäuse 41 dienende Spiralgehäuse 11 dargestellt. Fig. 2a zeigt die Scrollvakuumpumpe in einer perspektivischen Ansicht. Fig. 2b zeigt eine Seitenansicht.
Die beiden Keilscheiben 111, 113 sind baugleich ausgeführt, besitzen also das gleiche Profil. Dementsprechend besitzen beide Keilscheiben 111, 113 einen zylindrischen Sockel der Höhe h und einen Keilwinkel α.
Wie im Einleitungsteil erläutert, kann durch entsprechende Relativstellung zwischen den beiden Keilscheiben 111, 113 ein reiner axialer Versatz zwischen Spiralgehäuse 11 und Pumpengehäuse 41 hergestellt werden, welcher der Summe aus der Sockelhöhe h, also der minimalen Höhe, und der maximalen Höhe H entspricht. Diese Situation ist in Fig. 2b gezeigt.
Wenn diese Relativstellung gemäß Fig. 2b als eine Neutralstellung bezeichnet wird, dann kann ausgehend von dieser Neutralstellung durch Verdrehen der beiden Keilscheiben 111, 113 relativ zueinander eine Schiefstellung des Spiralgehäuses 11 gegenüber dem Pumpengehäuse 41 bewirkt oder eine beispielsweise herstellungsbedingte Schiefstellung korrigiert werden.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 umfasst das Stellmittel eine Mehrzahl von um die Drehachse 15 herum verteilten Einstellstiften 131. In Fig. 3 sind zwei Einstellstifte 131 dargestellt. In einer möglichen Ausführungsform sind drei gleichmäßig um die Drehachse 15 herum verteilte Einstellstifte 131 vorgesehen.
Jeder Einstellstift 131 erstreckt sich mit seinem hinteren Ende durch eine im Pumpengehäuse 41 ausgebildete Bohrung 135 hindurch. Bei dem in Fig. 3 unteren Einstellstift 131 liegt diese Bohrung nicht in der dargestellten Schnittebene und ist somit in Fig. 3 nicht gezeigt. Die Bohrungen 135 sind jeweils mit einem Innengewinde versehen, mit dem der ein entsprechendes Außengewinde aufweisende jeweilige Einstellstift 131 verschraubt ist. Durch Verdrehen der Einstellstifte 131 um die eigene Achse kann somit jeweils deren wirksame Länge innerhalb des Pumpengehäuses 41 verändert werden, wie es in Fig. 3 durch die Doppelpfeile angedeutet ist.
Jeder Einstellstift 131 wirkt mit der vom nicht dargestellten Spiralgehäuse abgewandten Rückseite des beweglichen Spiralbauteils 13 (Orbiter) zusammen, und zwar radial außerhalb des Flanschlagers 91 des Orbiters 13, das gemäß dem bereits erläuterten Grundaufbau der Scrollvakuumpumpe auf dem Exzenterabschnitt 19 der Antriebswelle 17 drehbar gelagert ist.
Für jeden Einstellstift 131 ist ein als Axiallager ausgebildetes Wälzlager 133 vorgesehen, mit dem der Einstellstift 131 mit seinem dem Orbiter 13 zugewandten freien Ende die Rückseite des Orbiters 13 mechanisch beaufschlagt. Die Axiallager 133 sind in Fig. 3 lediglich symbolisch dargestellt und in der Praxis derart ausgebildet, dass die durch die gekrümmten Pfeile in Fig. 3 angedeutete orbitierende Bewegung des Orbiters 13 um die Drehachse 15 unter Beibehaltung der axialen mechanischen Beaufschlagung durch die Einstellstifte 131 aufgenommen werden kann.
Durch Verdrehen der Einstellstifte 131 kann somit wahlweise ein reiner axialer Versatz des Orbiters 13 entlang der Drehachse 15 eingestellt oder eine Schiefstellung des Orbiters 13 gezielt eingestellt oder ausgeglichen werden.
Die Einstellstifte 131 und die Axiallager 133 sind innerhalb des in Fig. 3 lediglich schematisch dargestellten Wellbalgs 89 angeordnet. Der Wellbalg 89 trennt den Vakuumbereich der Scrollvakuumpumpe von dem atmosphärischen Bereich innerhalb des Wellbalgs 89. Dies ist besonders vorteilhaft, da sich insbesondere die Axiallager 133 im atmosphärischen Bereich befinden und ein für diese Wälzlager 133 eingesetztes Schmiermittel somit den Vakuumbereich der Scrollvakuumpumpe nicht beeinträchtigen kann.
Das in den Fig. 4a und 4b dargestellte Ausführungsbeispiel betrifft kein Stellmittel zum Einstellen eines Axialspaltmaßes zwischen den beiden Spiralbauteilen 11, 13, sondern eine Maßnahme, die bei einem übermäßigen Taumelschlag des Orbiters 13 während des Betriebs eine Berührung zwischen Orbiter 13 und Spiralgehäuse 11 verhindert.
Konkret betrifft das Ausführungsbeispiel der Fig. 4a und 4b ein Notlaufmittel, das eine Mehrzahl von um die Drehachse herum verteilten einzelnen Notlaufmitteln 151 umfasst. Fig. 4a zeigt schematisch eine mögliche konkrete Ausgestaltung eines solchen Notlaufmittels 151. Fig. 4b veranschaulicht eine mögliche Einbausituation für die einzelnen Notlaufmittel 151.
Jedes Notlaufmittel 151 umfasst eine im Spiralgehäuse 11 ausgebildete axiale Bohrung 159, die zum Orbiter 13 hin offen ist. In die Bohrung 159 ist eine Hülse 163 eingeschraubt. Innerhalb der Hülse 163 erstreckt sich eine Druckfeder 155, die sich am Boden 165 der Hülse 163 abstützt. An ihrem anderen Ende trägt die Druckfeder ein Notlaufelement 153 in Form einer Keramikkugel. Die Anordnung der Kugel 153 an der Druckfeder 155 ist in Fig. 4a lediglich schematisch dargestellt. Die Kugel 153 wirkt derart mit der Druckfeder 155 zusammen, dass die Kugel 153 frei drehbar ist. Hierzu kann zwischen Druckfeder 155 und Kugel 153 ein in Fig. 4a nicht dargestelltes Halte- oder Lagerelement beispielsweise in Form eines Käfigs für die Kugel 153 vorgesehen sein.
Die Druckfeder 155 wirkt als Vorspanneinrichtung für die Kugel 153, die hierdurch in Richtung des offenen Endes der Bohrung 159 vorgespannt und gegen ein im Bereich der Öffnung der Bohrung 159 angeordnetes Sitzelement 157 gedrückt ist. Die Ausgestaltung des Sitzelements 157 bestimmt in Abhängigkeit von der Größe der Kugel 153 das Maß, um welches die Kugel 153 aus der Bohrung 159 heraus in Richtung des Orbiters 13 vorsteht.
Die über die Druckfeder 155 auf die Kugel 153 wirkende Vorspannkraft kann durch Verdrehen der in die Bohrung 159 geschraubten Hülse 163 eingestellt werden.
Wie Fig. 4b beispielhaft zeigt, ist am Träger 73 des Orbiters 13 radial außen ein umlaufender Kragen 161 ausgebildet, der als Gegenabschnitt für die Kugeln 153 der einzelnen Notlaufmittel 151 dient. Bei einem bestimmungsgemäßen, störungsfreien Betrieb der Scrollvakuumpumpe befindet sich der Kragen 161 des orbitierenden Orbiters 13 - wie in Fig. 4b gezeigt - in einem axialen Abstand von den Notlaufelementen 153, d.h. die Notlaufelemente 153 berühren den Kragen 161 nicht.
Kommt es aufgrund einer Störung zu einem übermäßigen Taumelschlag des Orbiters 13 relativ zum Spiralgehäuse 11, der zu einer Berührung zwischen diesen beiden Spiralbauteilen 11, 13 führen würde, gelangen die Notlaufelemente 153 in Anlage an den als Gegenabschnitt dienenden Kragen 161 und verhindern so eine Berührung zwischen den beiden Spiralbauteilen 11, 13.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 betrifft wiederum kein Stellmittel zum Einstellen eines Axialspaltmaßes zwischen den beiden Spiralbauteilen 11, 13. Vielmehr betrifft das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 eine Verbesserung der Führung des Orbiters 13. Wie der Darstellung einer bekannten Scrollvakuumpumpe gemäß Fig. 1 zu entnehmen ist, ist die axiale Länge des Flanschlagers 91 des Orbiters 13 vergleichsweise kurz. Die axiale Länge des Flanschlagers 91 entspricht hier der axialen Länge des Exzenterabschnitts 19 der Antriebswelle 17, auf welchem der Orbiter 13 mittels des Flanschlagers 91 drehbar gelagert ist. Außerdem ist der Durchmesser des Exzenterabschnitts 19 vergleichsweise klein. Führungslänge und Führungsdurchmesser für den Orbiter 13 am Exzenterabschnitt 19 der Antriebswelle 17 sind somit relativ klein.
Es wurde erkannt, dass diese Abmessungsverhältnisse eine Ursache für einen während des Betriebs der Scrollvakuumpumpe auftretenden übermäßigen Taumelschlag des Orbiters 13 sein können. Der vierte Aspekt der vorliegenden Offenbarung schafft hier Abhilfe, und zwar konkret mit mehreren Unteraspekten.
Gemäß einem der in Fig. 5 anhand einer lediglich schematisch dargestellten Scrollvakuumpumpe veranschaulichten Unteraspekte ist vorgesehen, dass die Antriebswelle 17 einen Hohlwellenabschnitt aufweist oder - wie in Fig. 5 dargestellt - als Ganzes als Hohlwelle ausgebildet ist.
Durch die Ausbildung als Hohlwelle kann die Antriebswelle 17 einen Lagerabschnitt 175 aufnehmen, der hier als zylindrischer Schaft dargestellt ist, dessen Mittelachse mit der Drehachse 15 der Antriebswelle 17 zusammenfällt.
Der Lagerabschnitt 175 ist hier als ein integraler Bestandteil des Pumpengehäuses 41 dargestellt, kann aber auch ein separates Bauteil sein, das von dem Pumpengehäuse 41 getragen ist.
Die Drehlagerung der als Hohlwelle ausgebildeten und mittels eines elektrischen Antriebsmotors, von dem in Fig. 5 lediglich der Motorrotor 21 dargestellt ist, angetriebenen Antriebswelle 17 erfolgt an zwei in axialer Richtung beabstandeten Lagerstellen 173, 183, die jeweils von einem Wälzlager gebildet sind.
Eine Lagerstelle 183 befindet sich im hinteren Bereich der Antriebswelle 17, und zwar zwischen der Antriebswelle 17 und dem Pumpengehäuse 41 und somit außerhalb der Antriebswelle 17. Die andere Lagerstelle 173 befindet sich dagegen innerhalb der Antriebswelle 17, und zwar zwischen der Innenseite der Antriebswelle 17 und einem vorderen Abschnitt 176 des Lagerabschnitts 175 mit reduziertem Durchmesser.
Fig. 5 zeigt lediglich eine Lagerstelle 173 innerhalb der Antriebswelle 17. In einer Abwandlung können innerhalb der Antriebswelle 17 auch mehrere, beispielsweise zwei oder drei, in axialer Richtung voneinander beabstandet angeordnete Lagerstellen zwischen dem Lagerabschnitt 175 und der Innenseite der Antriebswelle 17 vorgesehen sein.
Durch die Drehlagerung der Antriebswelle 17 an dem sich innerhalb der Antriebswelle 17 erstreckenden Lagerabschnitt 175 ist es nicht erforderlich, die Drehlagerung der Antriebswelle 17 über deren Außenseite vorzunehmen. Fig. 5 zeigt zwar - wie erwähnt - die im hinteren Bereich der Antriebswelle 17 an deren Außenseite vorgesehene, mit dem Pumpengehäuse 41 zusammenwirkende Lagerstelle 183. Zum einen ist diese Lagerstelle 183 aber im - wie gesagt - hinteren Bereich der Antriebswelle 17 angeordnet. Zum anderen kann eine solche an der Außenseite der Antriebswelle 17 vorgesehene Lagerstelle entfallen. In einer Abwandlung der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Antriebswelle 17 ausschließlich am sich innerhalb der Antriebswelle 17 erstreckenden Lagerabschnitt 175 drehbar gelagert ist, insbesondere über wenigstens zwei in axialer Richtung voneinander beabstandete Lagerstellen.
Die Drehlagerung der Antriebswelle 17 auf einem sich innerhalb der Antriebswelle 17 erstreckenden Lagerabschnitt 175 ermöglicht es insbesondere, den Exzenterabschnitt 19 der Antriebswelle 17, auf dem ein Flanschabschnitt 177 des Orbiters 13 mittels des Flanschlagers 91 gelagert ist, in axialer Richtung vergleichsweise lang auszubilden. Hieraus resultiert eine enorme Vergrößerung der Führungslänge des Orbiters 13 auf dem Exzenterabschnitt 19 und somit auf der Antriebswelle 17. Dies wiederum bedeutet eine wesentlich stabilere Führung des Orbiters 13, wodurch die Neigung zu einem Taumelschlag des Orbiters 13 deutlich reduziert wird.
Gleichzeitig wird durch das Konzept der Ausbildung der Antriebswelle 17 als Hohlwelle axialer Bauraum eingespart, da das Flanschlager 91 zur Drehlagerung des Orbiters 13 auf dem Exzenterabschnitt 19 einerseits und die Lagerstellen 173, 183 zur Drehlagerung der Antriebswelle 17 am Pumpengehäuse 41 andererseits nicht axial aufeinanderfolgend angeordnet sein müssen, sondern einander axial überlappen können. So befindet sich nämlich die Lagerstelle 173 in axialer Richtung näher am Träger 73 des Orbiters 13 als die hintere Lagerstelle 179 des Flanschlagers 91.
Obwohl Fig. 5 das Ausführungsbeispiel der Scrollvakuumpumpe nicht maßstabsgerecht darstellt, können anhand von Fig. 5 die zu der erwähnten vorteilhaften relativ großen Führungslänge des Orbiters 13 am Exzenterabschnitt 19 führenden Größenverhältnisse in Bezug auf den Durchmesser des Orbiters 13 erläutert werden. Als Durchmesser des Orbiters 13 kann hierfür der Außendurchmesser des Trägers 73 des Orbiters 13 in Betracht gezogen werden.
Eine zu einer Vermeidung oder zumindest Reduzierung des Taumelschlags des Orbiters 13 führende große axiale Führungslänge kann erreicht werden, wenn die axiale Länge B des Flanschabschnitts 177 des Orbiters 13 größer als ein Viertel des Durchmessers A des Orbiters 13 ist, und/oder wenn der axiale Abstand C zwischen zwei Lagerstellen 181, 179 des Flanschlagers 91, also zwischen zwei Lagerstellen 181, 179 zur Drehlagerung des Flanschabschnitts 177 des Orbiters 13 außen am Exzenterabschnitt 19 der Antriebswelle 17, größer als ein Fünftel des Durchmessers A des Orbiters 13 ist.
Unabhängig von der axialen Führungslänge kann eine stabile Führung des Orbiters 13 am Exzenterabschnitt 19 und damit eine Vermeidung oder zumindest Reduzierung eines Taumelschlags des Orbiters 13 während des Betriebs der Scrollvakuumpumpe dadurch erreicht werden, dass der Durchmesser des Exzenterabschnitts 19 relativ groß ausgebildet wird. Insbesondere ergibt sich eine stabile Führung, wenn der Durchmesser des Exzenterabschnitts 19 mehr als ein Zehntel oder mehr als ein Achtel oder mehr als ein Fünftel des Durchmessers A des beweglichen Spiralbauteils 13 beträgt.
Dieser weitere Unteraspekt zur Verbesserung der Führung des Orbiters 13 am Exzenterabschnitt 19 ist auch unabhängig davon, ob die Antriebswelle 17 ganz oder teilweise als Hohlwelle ausgebildet ist.
Auf die weiteren im Einleitungsteil genannten Unteraspekte zu diesem vierten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird hiermit verwiesen. Alle Unteraspekte können für sich genommen oder in Kombination bei einem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 verwirklicht sein.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ist ein Stellmittel vorgesehen, das dazu dient, das Axialspaltmaß zwischen Orbiter 13 und Spiralgehäuse 11 dadurch einzustellen, dass der Orbiter 13 mit einer in axialer Richtung wirkenden Kraft beaufschlagt wird. Hierzu umfasst das Stellmittel eine Fliehkrafteinrichtung 191, welche die Rotation der Antriebswelle 15 während des Betriebs der Scrollvakuumpumpe ausnutzt. Wie nachstehend näher erläutert wird, ist die Fliehkrafteinrichtung 191 derart ausgebildet, dass die axial auf den Orbiter 13 aufgebrachte Kraft von der Größe der Drehzahl der Antriebswelle 15 abhängig ist. Durch dieses Konzept ist es insbesondere möglich, das Axialspaltmaß zu verändern, indem die Drehzahl verändert wird.
Durch das Stellmittel wird folglich nicht ein absoluter axialer Verstellweg für den Orbiter 13 vorgegeben, sondern die axiale Position des Orbiters 13 resultiert aus einem Gleichgewicht der in axialer Richtung auf den Orbiter 13 einwirkenden Kräfte, von denen die Stellkraft der Fliehkrafteinrichtung 191 eine der beteiligten Kräfte ist. Die auf den Orbiter 13 einwirkenden Kräfte sind die erwähnte axiale Stellkraft Fs aufgrund der nachstehend näher beschriebenen Fliehkrafteinrichtung 191, eine Rückstellkraft Fr einer Rückstelleinrichtung 193, die ebenfalls nachstehend näher beschrieben wird, sowie eine in die entgegengesetzte Richtung wirkende Kraft Fd aufgrund des Gasdrucks im Pumpsystem.
Gemäß Fig. 6a umfasst die Fliehkrafteinrichtung 191 einen Käfig 199 für als Kugeln ausgebildete Fliehkraftelemente 197. Die Innenseite des Käfigs 199 bildet eine Anlagefläche 201, auf der die Kugeln 197 abrollen können. Die Anlagefläche 201 liegt auf einem Konus, dessen Mittelachse mit der Drehachse 15 zusammenfällt und der einen von 0° verschiedenen Konuswinkel aufweist.
Fig. 6b zeigt eine Draufsicht auf den Kugelkäfig 199 von rechts in Fig. 6a. Es sind folglich mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Kugeln 197 vorgesehen, wobei der Käfig 199 für jede Kugel 197 - im Bezugssystem des Käfigs 199 - eine Bahn vorgibt, die ausschließlich in einer einzigen die Drehachse 15 enthaltenden Ebene verläuft. Da sich die Fliehkraftelemente 197 jeweils nur entlang einer solchen Bahn bewegen können müssen, können anstelle der Kugeln 197 auch Zylinderkörper als Fliehkraftelemente 197 vorgesehen sein.
Aufgrund der auf einem Konus liegenden Anlagefläche 201 für die Fliehkraftelemente 197 verlaufen die Bahnen 200 jeweils geradlinig unter dem Konuswinkel schräg zur Drehachse 15.
In den Feldern zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Bahnen 200 ist jeweils eine Feder 193 wirksam. Die Federn bilden gemeinsam eine Rückstelleinrichtung 193. Die Federn 193 sind also an einem Ende mit dem Käfig 199 und am anderen Ende mit einer Übertragungseinrichtung 203 verbunden, die hier als Platte mit einer einen Flanschabschnitt 204 aufweisenden zentralen Öffnung ausgebildet ist, durch welche sich die Antriebswelle 17 hindurch erstreckt.
Der Käfig 199 ist fest mit der Antriebswelle 17 verbunden. Die Übertragungseinrichtung 203 ist von dem Käfig 199 getragen, dabei aber in axialer Richtung relativ zum Käfig 199 bewegbar. Die Anbringung der Übertragungseinrichtung 203 am Käfig 199 kann beispielsweise über die erwähnte Rückstelleinrichtung 193 erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann eine die erwähnte axiale Relativbewegung zwischen Käfig 199 und Übertragungseinrichtung 203 gewährleistende Drehmitnahme der Übertragungseinrichtung 203 durch den Käfig 199 durch einen in Umfangsrichtung wirksamen Eingriff zwischen Käfig 199 und Übertragungseinrichtung 203 erfolgen. Ferner kann eine Führungseinrichtung vorgesehen sein, durch welche die Übertragungseinrichtung 203 am Käfig 199 in axialer Richtung geführt ist.
Die Übertragungseinrichtung 203 ist somit in axialer Richtung zwischen dem Käfig 199 und dem Orbiter 13 angeordnet und überträgt während des Betriebs der Scrollvakuumpumpe bei rotierender Antriebswelle 15 die axiale Stellkraft der Fliehkraftelemente 197 auf den Orbiter 13. Da die Übertragungseinrichtung 203 gemeinsam mit der Antriebswelle 17 und dem Käfig 199 um die Drehachse 15 rotiert, der Orbiter 13 aber lediglich orbitiert, ist zur Aufnahme der hieraus resultierenden Relativbewegung zwischen Übertragungseinrichtung 203 und Orbiter 13 ein Axiallager 205 vorgesehen, das in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in den Orbiter 13 integriert ist. Hierbei wird das Axiallager 205 von einem radial außen am Flanschabschnitt 209 des Orbiters 13 vorgesehenen Kugelkäfig gebildet, in welchem mehrere als Kugeln ausgebildete Lagerelemente 207 gehalten sind, die entsprechend der Orbitalbewegung des Orbiters 13 um die Drehachse 15 einen radialen Bewegungsspielraum aufweisen.
Aus einer bestimmten Drehzahl der Antriebswelle 17, die durch eine Steuereinrichtung 195 der Scrollvakuumpumpe vorgegeben werden kann, resultiert eine axiale Stellkraft Fs, mit welcher die Übertragungseinrichtung 203 von den Fliehkraftelementen 197 beaufschlagt wird, die sich aufgrund der Rotation der Antriebswelle 17 entlang der schräg zur Drehachse 15 verlaufenden Bahnen 200 radial nach außen bewegen und dabei in Richtung der Übertragungseinrichtung 203 abgelenkt werden. Dabei bestimmt sich die axiale Stellkraft Fs durch die Zentrifugalkraft und den Konuswinkel, also der Neigung der geradlinigen Bahnen 200 relativ zur Drehachse 15.
Bei gleicher Drehzahl der Antriebswelle 17 kann die Stellkraft Fs dadurch verändert werden, dass der Verlauf der Bahnen 200 geändert wird. Dies kann beispielsweise durch eine andere Neigung der weiterhin geradlinigen Bahnen 200 oder dadurch erreicht werden, dass die Bahnen 200 gekrümmt verlaufen, wie es beispielhaft Fig. 6d zeigt, d.h. die Anlagefläche 201 nicht wie in Fig. 6c auf einem Konus liegt, sondern auf einem anders geformten Rotationskörper.
Derartige Variationen des Bahnverlaufs eröffnen folglich zusätzliche Einstellmöglichkeiten.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, Fliehkraftelemente 197 unterschiedlicher Masse zu verwenden, da die axiale Stellkraft Fs auch von der Masse der Fliehkraftelemente 197 abhängig ist.
Somit bietet die gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Offenbarung vorgesehene Fliehkrafteinrichtung 199 eine Vielzahl von Möglichkeiten zum Einstellen des Axialspaltmaßes unter Ausnutzung der Rotation der Antriebswelle 17.
Eine weitere Einstellmöglichkeit bietet die Rückstelleinrichtung 193 durch Verändern der von dieser auf die Übertragungseinrichtung 203 einwirkenden Rückstellkraft. Die Rückstellkraft kann beispielsweise durch den Einsatz von Federn 193 mit einer anderen Federkonstante erreicht werden.
Bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform erfolgt das Einstellen des Axialspaltmaßes dadurch, dass der Orbiter 13 mittels der Fliehkraftelemente 197 gegen die Rückstellkraft der Rückstelleinrichtung 193 und gegen die aufgrund des Gasdrucks wirksame Kraft Fd in Richtung des in Fig. 6 nicht dargestellten Spiralgehäuses 11, in Fig. 6a also nach links, gedrückt wird.
In einer alternativen Ausgestaltung, die in Fig. 6e rein schematisch dargestellt ist, ist auch eine gespiegelte Anordnung einer Fliehkrafteinrichtung 191 möglich, mit welcher der Orbiter 13 vom Spiralgehäuse 11 weg, in Fig. 6e also nach rechts, gezogen wird. Hierzu ist die Übertragungseinrichtung 203 derart und beispielsweise topf- oder becherartig ausgebildet, dass sie sich axial an dem Käfig 199 radial außen vorbei zum Orbiter 13 erstrecken und mit diesem in geeigneter, in Fig. 6e lediglich beispielhaft dargestellter Weise in Eingriff treten kann, um die Stellkraft Fs auf den Orbiter 13 übertragen zu können.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 7 betrifft wiederum kein Stellmittel zum Einstellen eines Axialspaltmaßes zwischen den beiden Spiralbauteilen 11, 13, sondern ein Konzept zur Abdichtung von zwischen den Spiralwänden 49, 69 eingeschlossenen Volumina. Wie eingangs erwähnt, sind zu diesem Zweck TipSeals bekannt, die an den Stirnseiten der Spiralwände angebracht sind. Wie ebenfalls eingangs erwähnt, ist es zur Vermeidung der Nachteile von TipSeals auch bekannt, auf TipSeals zu verzichten und für eine ausreichende Pumpperformance durch die exakte Einstellung eines kleinen Axialspaltmaßes zu sorgen, wie es Gegenstand anderer Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 7 betrifft eine Alternative zu TipSeals, die für eine vollständige Abdichtung zwischen der Stirnseite 219 einer jeweiligen Spiralwand 69 und dem dieser Stirnseite 219 gegenüberliegenden Spiralgrund 51 sorgt.
Hierzu dient gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein langgestrecktes, sich über die gesamte jeweilige Stirnseite 219 erstreckendes Dichtungselement 211 beispielsweise aus einem Elastomermaterial.
Wie Fig. 7a zeigt, umfasst das Dichtungselement 211 zwei Anlageabschnitte 213, 215, die durch einen streifenförmigen Stegabschnitt 217 miteinander verbunden sind. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Dichtungselement 211 einstückig ausgebildet, d.h. sowohl die beiden Anlageabschnitte 213, 215 als auch der Stegabschnitt 217 bestehen aus dem gleichen Material, bei dem es sich - wie erwähnt - insbesondere um ein Elastomermaterial handeln kann.
Die Anlageabschnitte 213, 215 dienen dazu, abdichtend an den beiden Spiralbauteilen 11, 13 anzuliegen. Der eine Anlageabschnitt 213 dient zur abdichtenden Anlage an der Stirnseite 219 einer jeweiligen Spiralwand 69. Der andere Anlageabschnitt 215 dient zur abdichtenden Anlage am gegenüberliegenden Spiralgrund 51.
Das Dichtungselement 211 ist insofern ein Profilelement, als es über seine gesamte Längserstreckung die gleiche Querschnittsform in einer senkrecht zur Längserstreckung verlaufenden Schnittebene aufweist. Zumindest ein solcher Anlageabschnitt 213, 215, der als nachstehend näher erläuterte Saugleiste ausgebildet ist, ist vorzugsweise an den beiden Enden geschlossen, um den für die Saugfixierung erforderlichen Unterdruck aufrechterhalten zu können.
Die beiden Anlageabschnitte 213, 215 können ein unterschiedliches Profil aufweisen. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7b ist der Anlageabschnitt 215 für den Spiralgrund 51 als Saugleiste ausgebildet und besitzt ein von zwei Dichtlippen 221 (vgl. Fig. 7a) gebildetes Profil, das nach außen, also in der weg vom Stegabschnitt 217 weisenden Richtung, offen ist. Damit ist dieser Dichtabschnitt 215 bei bestimmungsgemäßer Orientierung zum Spiralgrund 51 hin offen. Dabei sind die Dichtlippen 221 derart geformt, dass sie eine Saugleiste bilden, die an den Spiralgrund 51 angedrückt werden kann, so dass in dem von den beiden Dichtlippen 221 und dem Spiralgrund 51 begrenzten Volumen ein Unterdruck erzeugt wird. Hierdurch ist das Dichtungselement 211 über diesen Anlageabschnitt 215 am Spiralgrund 51 fixiert. Der Spiralgrund 51 bildet insofern eine Haltefläche für den als Saugleiste ausgebildeten Anlageabschnitt 215.
Das von den beiden Dichtlippen 221 gebildete Profil kann dabei derart geformt sein, dass eine Druckdifferenz |P1-P2| zwischen den vom Dichtungselement 211 voneinander getrennten Volumina die Saugleiste derart beaufschlagt, dass sich eine selbstdichtende Wirkung ergibt.
Der mit der Stirnseite 219 der jeweiligen Spiralwand 69 zusammenwirkende Anlageabschnitt 213 des Dichtungselements 211 ist nicht als Saugleiste, sondern als Klemmleiste ausgebildet. Die beiden diesen Anlageabschnitt 213 bildenden Dichtlippen 221 können durch Aufstecken auf die Stirnseite 219 der Spiralwand 69 gegen eine Rückstellkraft auseinandergedrückt werden, so dass das Dichtungselement 211 mittels dieses Anlageabschnitts 213 an der Stirnseite 219 der Spiralwand 69 festgeklemmt wird. Der Anlageabschnitt 213 liegt dabei mit seinen beiden Dichtlippen 221 abdichtend an der Stirnseite 219 der Spiralwand 69 an.
Folglich kann das Dichtungselement 211 mit seinen beiden entsprechend geformten Anlageabschnitten 213, 215 derart abdichtend am Spiralgrund 51 und an der gegenüberliegenden Stirnseite 219 fixiert werden, dass eine vollständige Abdichtung zwischen den beiden benachbarten, von den Spiralwänden begrenzten Volumina gewährleistet ist. Die Relativbewegung zwischen den beiden Spiralbauteilen 11, 13 aufgrund der Orbitalbewegung des beweglichen Spiralbauteils 13 relativ zum feststehenden Spiralbauteil 13 wird durch den flexiblen Stegabschnitt 217 des Dichtungselements aufgenommen. Die hierfür erforderliche Flexibilität des Stegabschnitts 217 kann durch die Materialwahl und durch die Dicke des Stegabschnitts 217 sichergestellt werden.
Die Fig. 7c und 7d zeigen zwei Abwandlungen, bei denen jeweils auch der mit der Stirnseite 219 der Spiralwand 69 zusammenwirkende Anlageabschnitt 213 des Dichtungselements 211 als eine Saugleiste ausgebildet ist. Hierzu ist die Stirnseite mit einer nutförmigen Vertiefung 223 versehen, deren Boden eine Haltefläche bildet, an welcher der Anlageabschnitt 213 durch Andrücken festgesaugt werden kann.
Durch die Vertiefung 223 steht außerdem mehr Platz für das Dichtungselement 211 in axialer Richtung zur Verfügung. Zudem sorgen die seitlichen Begrenzungen 225 der Vertiefung 223 für einen zusätzlichen seitlichen Halt für den Anlageabschnitt 213.
Bei der Abwandlung der Fig. 7d ist auch im Spiralgrund 51 und somit für den anderen Anlageabschnitt 215 eine nutförmige Vertiefung 223 vorgesehen. Hierdurch steht noch mehr Platz in axialer Richtung für das Dichtungselement 211 zur Verfügung und es ist auch am Spiralgrund 51 für einen zusätzlichen seitlichen Halt für den dortigen Anlageabschnitt 215 gesorgt.
Die Fig. 8a und 8b zeigen zwei Varianten eines Ausführungsbeispiels, bei dem das Axialspaltmaß zwischen den beiden Spiralbauteilen 11, 13 eingestellt werden kann, und zwar durch mechanische Beaufschlagung des Spiralgehäuses 11.
Bei beiden gezeigten Varianten ist das Spiralgehäuse 11 in axialer Richtung relativ zum Pumpengehäuse 41 bewegbar und dabei axial über eine Vorspanneinrichtung 233 an einer Basis 237 abgestützt, die eine Abdeckung des Pumpengehäuses 41 bildet und fest mit dem Pumpengehäuse 41 verbunden ist.
Das Spiralgehäuse 11 ist in diesen beiden Varianten folglich weder bezüglich des Pumpengehäuses 41 axial feststehend angeordnet, noch bildet hier das Spiralgehäuse 11 eine Abdeckung des Pumpengehäuses 41. Spiralgehäuse 11 und Basis 237 können zusammen als ein feststehendes, eine Abdeckung des Pumpengehäuses 41 bildendes Spiralgehäuse mit einem feststehenden und einem beweglichen Bestandteil angesehen werden. Gleichwohl soll hier die bisherige Terminologie beibehalten werden, d.h. das mit der Spiralanordnung versehene und somit pumpwirksam mit dem Orbiter 13 zusammenwirkende Bauteil 11 wird weiterhin wahlweise als Spiralgehäuse oder feststehendes Spiralbauteil bezeichnet.
Zur axialen Führung und zur Zentrierung des Spiralgehäuses 11 an der Basis 237 sind diese beiden Bauteile mit zylindrischen Führungsabschnitten 239, 241 unterschiedlichen Durchmessers versehen, so dass das Spiralgehäuse 11 axial verschieblich an der Basis 237 gelagert ist.
In Fig. 8a und Fig. 8b lediglich symbolisch dargestellte Aktoren 235 sind jeweils am Pumpengehäuse 41 abgestützt und dazu ausgebildet, das Spiralgehäuse 11 in axialer Richtung gegen die Rückstellkraft der Rückstelleinrichtung 233 mechanisch zu beaufschlagen. Hierzu ist das Spiralgehäuse 11 radial außen mit einem umlaufenden Kragen 245 versehen. Anstelle eines umlaufenden Kragens 245 können auch mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, z.B. laschenartige Vorsprünge vorgesehen sein, die in Umfangsrichtung mit den Aktoren 235 und die Vorspanneinrichtung 233 bildenden Federn ausgerichtet sind.
Für die Aktoren 235 ist eine Steuereinrichtung 243 der Scrollvakuumpumpe vorgesehen. Die Steuereinrichtung 243 kann separat vorgesehen sein und mit einer zentralen Steuereinrichtung der Scrollvakuumpumpe kommunizieren. Alternativ kann die Steuereinrichtung 243 in eine solche zentrale Steuereinrichtung integriert oder von dieser gebildet sein.
Wie nachstehend näher erläutert wird, kann das Spiralgehäuse 11 mittels der Aktoren 235 in eine vorgebbare axiale Position bezüglich des Orbiters 13 eingestellt werden. Während des Betriebs unterbinden die Aktoren 235 dann eine Zurückbewegung des Spiralgehäuses 11 in Richtung des Orbiters 13. Gleichwohl kann es in Abhängigkeit von der Größe der Rückstellkraft der Vorspanneinrichtung 233 aufgrund des Gasdrucks im Pumpsystem zu einer axialen Bewegung des Spiralgehäuses 11 weg vom Orbiter 13 kommen, also in Fig. 8a nach links. Dies könnte durch eine ausreichend große Rückstellkraft der Vorspanneinrichtung 233 verhindert werden, die stets größer ist als die erwartete Kraft aufgrund des Gasdrucks im Pumpsystem. Dies würde allerdings höhere Stellkräfte für die Aktoren 235 erfordern.
Die Variante gemäß Fig. 8b sorgt für eine Unabhängigkeit von den während des Betriebs auf das Spiralgehäuse 11 einwirkenden Kräften. Hier ist zur Fixierung einer jeweils gewünschten axialen Stellung des Spiralgehäuses 11 eine zusätzliche Stelleinrichtung vorgesehen, die hier wiederum lediglich symbolisch gezeigte Aktoren 249 umfasst, die in Umfangsrichtung verteilt zwischen der Basis 237 und dem Spiralgehäuse 11 wirksam sind. Sobald das Spiralgehäuse 11 mittels der am Pumpengehäuse 41 abgestützten Aktoren 235 in eine jeweils gewünschte axiale Stellung relativ zum Orbiter 213 gebracht worden ist, können mittels der Steuereinrichtung 243 die zusätzlichen, an der Basis 237 abgestützten Aktoren 249 aktiviert werden, um das Spiralgehäuse 11 derart zu beaufschlagen, dass die zuvor eingestellte axiale Stellung des Spiralgehäuses 11 gehalten wird. Das Spiralgehäuse 11 ist dann zwischen den Aktoren 235 einerseits und den Aktoren 249 andererseits axial festgehalten, und zwar in dem jeweils gewünschten axialen Abstand vom Orbiter 13.
Das Einstellen einer jeweils gewünschten axialen Position des Spiralbauteils 11 kann nach einem Verfahren gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung erfolgen, das im Einleitungsteil bereits erläutert worden ist.
Ein mögliches Ausführungsbeispiel dieses Verfahrens sieht vor, dass zunächst eine Referenzstellung der Aktoren 235 ermittelt und ausgehend von dieser Referenzstellung dann mittels der Aktoren 235 das Spiralgehäuse 11 in die jeweils gewünschte axiale Position relativ zum Orbiter 13 gebracht wird.
Die vorausgehende Montage der Scrollvakuumpumpe erfolgt derart, dass nach der in der herkömmlichen Weise erfolgenden Montage der Baugruppe aus Orbiter 13 und Wellbalg 89 (in Fig. 8a und 8b nur schematisch angedeutet) die einzelnen Aktoren 235 in Umfangsrichtung verteilt am Pumpengehäuse 41 montiert werden. Anschließend wird das Spiralgehäuse 11 in der zur Drehstellung des Orbiters 13 und den Umfangspositionen der Aktoren 235 passenden Drehstellung aufgesetzt. Daraufhin werden die die Vorspanneinrichtung 233 bildenden Druckfedern 233 in Umfangsrichtung verteilt an der vom Orbiter 13 abgewandten Rückseite des umlaufenden Kragens 245 des Spiralgehäuses 11 angebracht. Dann wird die von der Basis 237 gebildete Abdeckung am Pumpengehäuse 41 montiert, wobei durch die beiden zusammenwirkenden zylindrischen Führungsabschnitte 239, 241 die Zentrierung des Spiralgehäuses 11 gewährleistet ist. Die Abdichtung des Pumpengehäuses 41 ist dabei durch eine umlaufende Dichtung 247 z.B. in Form eines O-Rings zwischen Pumpengehäuse 41 und Basis 237 sichergestellt.
In der Variante gemäß Fig. 8b wird die Basis 237 mit den an der Innenseite der Basis 237 in Umfangsrichtung verteilt angebrachten Aktoren 249 aufgesetzt.
Zu Beginn eines Einstellvorgangs bei inaktiven, d.h. das Spiralgehäuse 11 noch nicht beaufschlagenden, Aktoren 235 sorgt die Vorspanneinrichtung 233 dafür, dass das Spiralgehäuse 11 axial am Orbiter 13 anliegt. Diese Situation definiert eine Ausgangsstellung des Spiralgehäuses 11.
In dieser Ausgangsstellung ist das Spiralgehäuse 11 also von der Vorspanneinrichtung 233, aber nicht von den Aktoren 235 beaufschlagt. Ausgehend von dieser Ausgangsstellung werden die Aktoren 235 aktiviert, bis sie das Spiralgehäuse 211 axial beaufschlagen. Diese Situation wird durch den mechanischen Widerstand erkannt, den die Aktoren 235 erfahren. Dieser Widerstand wird durch einen Stromanstieg und somit eine erhöhte Leistungsaufnahme der Aktoren 235 von der Steuereinrichtung 243 erkannt. Diese Situation definiert eine Referenzstellung der Aktuatoren 235, die auch als axiale Nullposition bezeichnet werden kann.
Ausgehend von diesen Referenzstellungen der Aktoren 235 kann dann ein absolutes Maß für den Axialspalt zwischen Spiralgehäuse 11 und Orbiter 13 eingestellt werden, indem die Aktoren 235 so angesteuert werden, dass sie einen vorgegebenen axialen Stellweg zurücklegen und dabei das Spiralgehäuse 11 an der jeweiligen Umfangsposition um diesen axialen Stellweg gegen die Rückstellkraft der Vorspanneinrichtung 233 vom Orbiter 13 weg bewegen.
Da eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilten Aktoren 235 vorgesehen ist, können durch entsprechende Ansteuerung der Aktoren 235 relative Schiefstellungen zwischen Spiralgehäuse 11 und Orbiter 13 eingestellt oder ausgeglichen werden.
Während des Betriebs der Scrollvakuumpumpe kann die so eingestellte axiale Position des Spiralgehäuses 11 beispielsweise in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebsbedingungen geändert werden, indem das Spiralgehäuse 11 mittels der Aktoren 235 entweder stärker oder weniger stark beaufschlagt wird.
Die vorstehenden Ausführungen gelten entsprechend für die Variante der Fig. 8b. Zusätzlich ist hier vorgesehen, dass nach Erreichen der jeweils gewünschten axialen Stellung des Spiralgehäuses 11 diese Stellung mittels der zusätzlichen Aktoren 249 fixiert und damit das gewünschte Axialspaltmaß zwischen Spiralgehäuse 11 und Orbiter 13 unabhängig von den jeweiligen Betriebsbedingungen und insbesondere unabhängig von dem Gasdruck innerhalb des Pumpsystems gesichert ist.
Fig. 8a zeigt rein beispielhaft eine Messeinrichtung 251, die dazu ausgebildet ist, das Axialspaltmaß zwischen Spiralgehäuse 11 und Orbiter 13 zu messen, und zwar entweder an einer Stelle in Umfangsrichtung oder an mehreren in Umfangsrichtung verteilten Stellen, wie in Fig. 8a gezeigt. Eine derartige Messeinrichtung 251 kann auch gemäß den anderen Aspekten der vorliegenden Offenbarung eingesetzt werden, bei denen eine Einstellung des Axialspaltmaßes erfolgt.
Die Messeinrichtung kann einen Abstandssensor oder eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilten Abstandssensoren 251 umfassen. Der oder jeder Abstandssensor 251 kann z.B. als Wirbelstromsensor ausgebildet sein oder einen Hall-Sensor umfassen.

Bezugszeichenliste

11: feststehendes Spiralbauteil, Spiralgehäuse
13: bewegliches Spiralbauteil, Orbiter
15: Drehachse
17: Antriebswelle
17a: Schulter
17b: Abschnitt
19: Exzenterabschnitt
21: Motorrotor
23: Motorstator
25: vordere Lagerstelle (Festlager)
27: hintere Lagerstelle (Loslager)
29: vorderes Wuchtgewicht
31: hinteres Wuchtgewicht
33: Hülsenelement
33a: Positionierstift
34: Zwischenelement
41: Pumpengehäuse
43: Elektronikgehäuse
49: Spiralwand des feststehenden Spiralbauteils
51: Spiralgrund
53: Träger
69: Spiralwand des beweglichen Spiralbauteils
71: Spiralgrund
73: Träger
75: Dichtungselement
77: Einlassflansch
83: zentrale Schraube
87: Druckelement
89: Wellbalg
91: Flanschlager
93: Druckscheibe
94: Passscheibe
95: Lüfter
97: Positionierstift
99: Wellfeder
103: Motordeckel
105: Haube

111: Keilscheibe
113: Keilscheibe
115: Stirnseite des Pumpengehäuses
117: Stirnseite des feststehenden Spiralbauteils
α: Keilwinkel
h: Sockelhöhe
H: maximale Höhe

131: Einstellstift
133: Axiallager
135: Bohrung

151: Notlaufmittel
153: Notlaufelement
155: Vorspanneinrichtung
157: Sitzelement
159: Bohrung
161: Gegenabschnitt
163: Hülse
165: Boden

171: Hohlwellenabschnitt
173: Lagerstelle
175: Lagerabschnitt
176: vorderer Abschnitt mit reduziertem Durchmesser
177: Flanschabschnitt
179: Lagerstelle
181: Lagerstelle
183: Lagerstelle
185: Mittelachse des Exzenterabschnitts
A: Durchmesser
B: axiale Länge
C: axialer Abstand

191: Fliehkrafteinrichtung
193: Rückstelleinrichtung
195: Steuereinrichtung
197: Fliehkraftelement
199: Käfig
200: Bahn
201: Anlagefläche
203: Übertragungseinrichtung
204: Flanschabschnitt
205: Axiallager
207: Lagerelement
209: Flanschabschnitt
Fs: Stellkraft
Fr: Rückstellkraft
Fd: Kraft aufgrund von Gasdruck
211: Dichtungselement
213: Anlageabschnitt
215: Anlageabschnitt
217: Stegabschnitt
219: Stirnseite
221: Dichtlippe
223: Vertiefung
225: Begrenzung
227: Volumen
P1: Druck
P2: Druck

231: Mittelachse des Exzenterabschnitts
233: Vorspanneinrichtung
235: Aktor
237: Basis
239: Führungsabschnitt
241: Führungsabschnitt
243: Steuereinrichtung
245: Kragen
247: Dichtung
249: Aktor

251: Messeinrichtung

Claims

Scrollvakuumpumpe mit
einem Pumpsystem (11, 13), das ein feststehendes Spiralbauteil (11) und ein mit diesem pumpwirksam zusammenwirkendes bewegliches Spiralbauteil (13) umfasst,

einer im Betrieb um eine Drehachse (15) rotierenden Antriebswelle (17) mit einem Exzenterabschnitt (19) zum Antreiben des beweglichen Spiralbauteils (13),

einem Pumpengehäuse (41), und

einem Stellmittel, das dazu ausgebildet ist, ein zwischen den beiden Spiralbauteilen (11, 13) vorhandenes Axialspaltmaß einzustellen, insbesondere zum Ausgleichen von Schiefstellungen,

wobei das Stellmittel zumindest eine ringförmige Keilscheibe umfasst, die zwischen dem feststehenden Spiralbauteil (11) und dem Pumpengehäuse (41) angeordnet ist.
Scrollvakuumpumpe mit
einem Pumpsystem (11, 13), das ein feststehendes Spiralbauteil (11) und ein mit diesem pumpwirksam zusammenwirkendes bewegliches Spiralbauteil (13) umfasst,

einer im Betrieb um eine Drehachse (15) rotierenden Antriebswelle (17) mit einem Exzenterabschnitt (19) zum Antreiben des beweglichen Spiralbauteils (13), und

einem Stellmittel, das dazu ausgebildet ist, ein zwischen den beiden Spiralbauteilen (11, 13) vorhandenes Axialspaltmaß einzustellen, insbesondere zum Ausgleichen von Schiefstellungen,

wobei das Stellmittel zumindest einen Einstellstift (131), insbesondere mehrere, insbesondere gleichmäßig, um die Drehachse (15) herum verteilte Einstellstifte (131), umfasst, und wobei der oder jeder Einstellstift (131) das bewegliche Spiralbauteil (13) an dessen Rückseite in Axialrichtung mechanisch beaufschlagt.
Scrollvakuumpumpe mit
einem Pumpsystem (11, 13), das ein feststehendes Spiralbauteil (11) und ein mit diesem pumpwirksam zusammenwirkendes bewegliches Spiralbauteil (13) umfasst, und

einer im Betrieb um eine Drehachse (15) rotierenden Antriebswelle (17) mit einem Exzenterabschnitt (19) zum Antreiben des beweglichen Spiralbauteils (13),

wobei das feststehende Spiralbauteil (11) und/oder das bewegliche Spiralbauteil (13) ein Notlaufmittel (151) umfasst, das dazu ausgebildet ist, bei einer Störung des Normalbetriebs, insbesondere bei einem Taumelschlag des beweglichen Spiralbauteils (13), einen unmittelbaren Kontakt zwischen dem feststehenden Spiralbauteil (11) und dem beweglichen Spiralbauteil (13) zu verhindern.
Scrollvakuumpumpe mit
einem Pumpsystem (11, 13), das ein feststehendes Spiralbauteil (11) und ein mit diesem pumpwirksam zusammenwirkendes bewegliches Spiralbauteil (13) umfasst, und einer im Betrieb um eine Drehachse (15) rotierenden Antriebswelle (17) mit einem Exzenterabschnitt (19) zum Antreiben des beweglichen Spiralbauteils (13),

wobei die Antriebswelle (17) einen Hohlwellenabschnitt (171) umfasst oder als Hohlwelle ausgebildet ist, und wobei zumindest eine Lagerstelle zur Drehlagerung der Antriebswelle (17) sich im Inneren der Antriebswelle (17) befindet, und/oder

wobei der Durchmesser des Exzenterabschnitts (19) der Antriebswelle (17) mehr als ein 1/10, bevorzugt mehr als 1/8, besonders bevorzugt mehr als 1/5, des Durchmessers des beweglichen Spiralbauteils (13) beträgt, und/oder

wobei die axiale Länge (B) eines Flanschlagers (91) des beweglichen Spiralbauteils (13) größer als das 0,8-fache, bevorzugt größer als das 1,2-fache, der axialen Höhe des beweglichen Spiralbauteils (11) oder größer als das 0,8-fache, bevorzugt größer als das 1,2-fache der axialen Höhe einer zumindest eine Spiralwand (69) umfassenden Spiralanordnung des beweglichen Spiralbauteils (11) ist, und/oder

wobei die axiale Länge eines Flanschlagers (91) des beweglichen Spiralbauteils (13) größer als ein Viertel des Durchmessers des beweglichen Spiralbauteils (13) ist, und/oder

wobei der axiale Abstand zwischen zwei Lagerstellen (179, 181) zur Drehlagerung eines Flanschlagers (91) des beweglichen Spiralbauteils (13) außen am Exzenterabschnitt (19) größer als ein Fünftel des Durchmessers (A) des beweglichen Spiralbauteils (13) ist.
Scrollvakuumpumpe mit
einem Pumpsystem (11, 13), das ein feststehendes Spiralbauteil (11) und ein mit diesem pumpwirksam zusammenwirkendes bewegliches Spiralbauteil (13) umfasst,

einer im Betrieb um eine Drehachse (15) rotierenden Antriebswelle (17) mit einem Exzenterabschnitt (19) zum Antreiben des beweglichen Spiralbauteils (13), und

einem Stellmittel, das dazu ausgebildet ist, ein zwischen den beiden Spiralbauteilen (11, 13) vorhandenes Axialspaltmaß einzustellen, insbesondere zum Ausgleichen von Schiefstellungen,

wobei das Stellmittel eine Fliehkrafteinrichtung (191) umfasst, mittels der eine Rotation der Antriebswelle (17) in eine axiale Stellbewegung des beweglichen Spiralbauteils (13) umsetzbar ist.
Scrollvakuumpumpe mit
einem Pumpsystem (11, 13), das ein feststehendes Spiralbauteil (11) und ein mit diesem pumpwirksam zusammenwirkendes bewegliches Spiralbauteil (13) umfasst, und

einer im Betrieb um eine Drehachse (15) rotierenden Antriebswelle (17) mit einem Exzenterabschnitt (19) zum Antreiben des beweglichen Spiralbauteils (13),

wobei die Spiralbauteile (11, 13) jeweils eine Spiralanordnung mit Spiralwänden (49, 69), von diesen begrenzten Spiralnuten (50, 70) und deren Boden bildendem Spiralgrund (51) sowie einen Träger (53, 73) für die Spiralanordnung umfassen,

wobei zwischen der Stirnseite (219) zumindest einer Spiralwand (69) des einen Spiralbauteils (13) und dem Spiralgrund (51) des anderen Spiralbauteils (11), und/oder umgekehrt, ein langgestrecktes Dichtungselement (211) angeordnet ist,

wobei das Dichtungselement (211) einen Anlageabschnitt (213) für die Stirnseite (219) der Spiralwand (69), einen Anlageabschnitt (215) für den Spiralgrund (51) und einen die beiden Anlageabschnitte (213, 215) miteinander verbindenden Stegabschnitt (217) umfasst, und

wobei die Anlageabschnitte (213, 215) abdichtend an der Stirnseite (219) und an dem Spiralgrund (51) anliegen und der Stegabschnitt (217) derart verformbar ist, dass während des Betriebs die beiden Anlageabschnitte (213, 215) entsprechend der Relativbewegung zwischen den beiden Spiralbauteilen (11, 13) relativ zueinander bewegbar sind.
Scrollvakuumpumpe mit
einem Pumpsystem (11, 13), das ein feststehendes Spiralbauteil (11) und ein mit diesem pumpwirksam zusammenwirkendes bewegliches Spiralbauteil (13) umfasst,

einer im Betrieb um eine Drehachse (15) rotierenden Antriebswelle (17) mit einem Exzenterabschnitt (19) zum Antreiben des beweglichen Spiralbauteils (13),

einer Vorspanneinrichtung (233) für das feststehende Spiralbauteil (11), die das feststehende Spiralbauteil (11) in Richtung des beweglichen Spiralbauteils (13) vorspannt, und

einem Stellmittel, das dazu ausgebildet ist, ein zwischen den beiden Spiralbauteilen (11, 13) vorhandenes Axialspaltmaß einzustellen, insbesondere zum Ausgleichen von Schiefstellungen,

wobei das Stellmittel zumindest einen Aktor (235) umfasst, der zwischen einem Pumpengehäuse (41) und dem feststehenden Spiralbauteil (11) angeordnet und dazu ausgebildet ist, das feststehende Spiralbauteil (11) relativ zu dem Pumpengehäuse (41) in axialer Richtung gegen eine Rückstellkraft der Vorspanneinrichtung (233) mechanisch zu beaufschlagen.
Scrollvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das feststehende Spiralbauteil (11), das bewegliche Spiralbauteil (13) und die Antriebswelle (17) in axialer Richtung aufeinanderfolgend angeordnet sind.
Scrollvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein elektrischer Antriebsmotor (21, 23) für die Antriebswelle (17) auf der vom feststehenden Spiralbauteil (11) abgewandten Seite des beweglichen Spiralbauteils (13) angeordnet ist.
Scrollvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das bewegliche Spiralbauteil (13) ein Flanschlager (91) aufweist, über welches das bewegliche Spiralbauteil (13) am Exzenterabschnitt (19) der Antriebswelle (17) drehbar gelagert ist, und wobei das Flanschlager (91) auf der vom feststehenden Spiralbauteil (11) abgewandten Seite des beweglichen Spiralbauteils (13) angeordnet ist.
Scrollvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das feststehende Spiralbauteil (11) als eine Abdeckung eines Pumpengehäuses (41) ausgebildet ist.
Scrollvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spiralbauteile (11, 13) jeweils eine Spiralanordnung mit Spiralwänden (49, 69) und von diesen begrenzten Spiralnuten (50, 70) umfassen, wobei jeweils eine oder mehrere, bevorzugt genau zwei, radial äußere Spiralwände auf konzentrischen Kreisen liegen und in Umfangsrichtung unterbrochen sind, wodurch eine Parallelpumpstruktur aus parallelen Kanälen entsteht, die in zumindest einen, bevorzugt genau einen, radial inneren Pumpkanal übergehen, der von einer spiralförmig verlaufenden Spiralnut gebildet und von einer spiralförmig verlaufenden Spiralwand begrenzt ist.
Scrollvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Messeinrichtung (251) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, das Axialspaltmaß an einer oder mehreren Stellen zu messen, insbesondere fortlaufend während des Pumpbetriebs.
Scrollvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spiralwände (69) des beweglichen Spiralbauteils (13) und die Spiralwände (49) des feststehenden Spiralbauteils (11) jeweils an ihrer vom Spiralgrund (71, 51) abgewandten Stirnseite kein separates Dichtungselement aufweisen.
Verfahren zum Betreiben einer Scrollvakuumpumpe mit einem Pumpsystem (11, 13), das ein feststehendes Spiralbauteil (11) und ein mit diesem pumpwirksam zusammenwirkendes bewegliches Spiralbauteil (13) umfasst,
einer im Betrieb um eine Drehachse (15) rotierenden Antriebswelle (17) mit einem Exzenterabschnitt (19) zum Antreiben des beweglichen Spiralbauteils (13),

einem Pumpengehäuse (41),

einer Vorspanneinrichtung (233) für das feststehende Spiralbauteil (11), die das feststehende Spiralbauteil (11) in Richtung des beweglichen Spiralbauteils (13) vorspannt, und

einem Stellmittel, das dazu ausgebildet ist, ein zwischen den beiden Spiralbauteilen (11, 13) vorhandenes Axialspaltmaß einzustellen, insbesondere zum Ausgleichen von Schiefstellungen,

wobei das Stellmittel zumindest einen Aktor (235) umfasst, der zwischen dem Pumpengehäuse (41) und dem feststehenden Spiralbauteil (11) angeordnet und dazu ausgebildet ist, das feststehende Spiralbauteil (11) relativ zu dem Pumpengehäuse (41) in axialer Richtung gegen eine Rückstellkraft der Vorspanneinrichtung (233) mechanisch zu beaufschlagen, und wobei das Verfahren umfasst, dass zunächst eine Aktor-Referenzstellung ermittelt wird, ausgehend von welcher dann eine jeweils gewünschte Axialspalteinstellung erfolgt.