專利名稱：用于支承旋轉(zhuǎn)部件的滾動體軸承在真空設(shè)備中的應(yīng)用以及真空設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于支承旋轉(zhuǎn)部件的滾動體軸承在真空設(shè)備中的應(yīng)用以及這種真空 設(shè)備。
背景技術(shù)：
諸如真空泵的真空設(shè)備包括設(shè)置在吸入腔中的泵送元件。例如，泵送元件是羅茲 活塞、螺旋轉(zhuǎn)子等。通常，泵送元件分別由轉(zhuǎn)軸支撐。每個軸通常由兩個軸承裝置支撐。軸 承裝置通常包括油脂潤滑的滾動體軸承。在真空泵中使用任意的滾動體軸承僅在壓強(qiáng)不低 于10_3毫巴(mbar)的應(yīng)用中是有益的。因此，旋轉(zhuǎn)部件、特別是轉(zhuǎn)子軸通常由油脂潤滑的滾動體軸承支撐。根據(jù)普遍的專 家的觀點，關(guān)于這一點，必須設(shè)置滾動軸承元件使其不會暴露于任何高真空。當(dāng)前使用的滾 動體軸承僅適用于高至10_3毫巴的壓強(qiáng)。在低于10_3毫巴的較低壓強(qiáng)的情況下，存在大量 的潤滑油被從容納滾動元件的軸承空間抽出的風(fēng)險，從而大大地縮短了軸承的使用壽命。 為了能夠使用油脂潤滑的滾動體軸承，必須將其設(shè)置在不存在超真空的區(qū)域中。這通常需 要復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。例如，將渦輪分子泵的泵轉(zhuǎn)子設(shè)置在外懸軸上，以允許滾動體軸承裝置處于 存在足夠高的壓強(qiáng)的區(qū)域中。由于該外懸軸承，因此軸的自由懸臂導(dǎo)致了該軸的受限的結(jié) 構(gòu)長度并且進(jìn)一步導(dǎo)致了軸承上的較大負(fù)荷。此外，這種結(jié)構(gòu)昂貴且復(fù)雜。另一種可能是提供磁懸浮軸承來取代油脂潤滑的軸承。然而，磁懸浮軸承是昂貴 的部件，另外，它必須與安全軸承結(jié)合以便保證在故障情況下的緊急操作性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是簡化能夠在特別是小于10_3毫巴的相對較低的壓強(qiáng)下使用的真 空設(shè)備的結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，該目的分別通過權(quán)利要求1和權(quán)利要求15的技術(shù)特征來實現(xiàn)。研究表明，具有適當(dāng)設(shè)計的密封元件的滾動體軸承也可在存在低于10_3毫巴、特 別是低于10_5毫巴、以及甚至低于10_7毫巴壓強(qiáng)的真空部分中使用。因此，令人驚訝地發(fā) 現(xiàn)——與普遍的專家的觀點相反并且也與關(guān)于相應(yīng)的油脂潤滑的滾動體軸承的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn) 相反，這種滾動體軸承也可在低壓區(qū)域中使用。相應(yīng)的研究已經(jīng)得出在低于10_3毫巴的壓 強(qiáng)的情況下也可獲得并未降低的軸承使用壽命。根據(jù)本發(fā)明所使用的滾動體軸承包括兩個軸承元件，在所述兩個軸承元件之間， 滾動元件設(shè)置在軸承空間中。例如，所述軸承元件可以是內(nèi)部軸承座圈和外部軸承座圈。同 樣，其中一個軸承座圈可以省略并且直接由軸本身或由包圍該軸的殼體形成，從而使兩個 軸承元件中的其中一個由軸或諸如殼體的包圍軸的部件圍繞。另外，在對著真空部分的至 少一側(cè)上提供密封軸承空間的至少一個密封元件。該軸承空間——其中容納滾動元件和潤 滑油——通過密封元件與真空部分分隔開，特別地，該密封元件基本上為環(huán)形。為了即使在真空部分的低壓下也可防止或大大地減少尤其是油脂潤滑油泄漏或被抽到真空部分中，本 發(fā)明提供了形成間隙環(huán)的密封元件，其中該密封元件設(shè)置在距兩個軸承元件中的其中一個 的一定距離處從而使得存在特別小的間隙寬度。另外，該密封元件直接或間接地牢固連接 于另一軸承元件。例如，如果該軸承元件是外部軸承座圈，則密封元件可牢固地直接連接于該軸承 座圈或者也可連接于諸如如下部件——即，保持軸承座圈的殼體。例如，如果外部軸承座圈 是固定不動的，則密封元件也安裝成是固定不動的。為了允許真空部分中的低壓、特別是低 于10_3毫巴的壓強(qiáng)，而不會使過多量的潤滑油被從軸承抽出，在密封元件與兩個軸承元件 中的其中一個之間的距離一即，間隙寬度一小于真空部分中的分子的平均自由程。優(yōu) 選地，假定是在20°c溫度下的空氣的分子的平均自由程。優(yōu)選地，將下列應(yīng)用于間隙寬度s
權(quán)利要求
1.用于支撐旋轉(zhuǎn)部件的滾動體軸承在真空設(shè)備中的應(yīng)用，包括設(shè)置在兩個軸承元件(12、14)之間的軸承空間06)中的多個滾動元件(10)，以及用于在對著真空部分(18、20)的至少一側(cè)上密封所述軸承空間06)的至少一個密封 元件(22、24、40、46)，其中，所述密封元件O2、M、40、46)固定地連接于所述兩個軸承元件中的其中一個軸 承元件(14)或者連接于與所述軸承元件相連的部件(36)，并且其中，為了形成間隙環(huán)密 封，所述密封元件設(shè)置在距另一軸承元件(1 或者距與所述軸承元件相連的部件(30、32) 的一定距離(s)處，所述距離(s)小于所述真空部分(18、20)中的分子的平均自由程，其特征在于，所述真空部分(18、20)中的壓強(qiáng)低于10_3毫巴。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述真空部分(18、20)中的壓強(qiáng)低于10_5 毫巴、特別是低于10_7毫巴。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用，其特征在于，將下列應(yīng)用于所述間隙寬度(s)
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的應(yīng)用，其特征在于，所述距離(s)小于軸承元件 距離(h)的20%、優(yōu)選地小于軸承元件距離(h)的10%、并且特別優(yōu)選地小于軸承元件距 離(h)的5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的應(yīng)用，其特征在于包括，用于在兩側(cè)上密封所述 軸承空間06)的兩個相對的密封元件02 J4 ；40,46) 0
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于，特別是由于在所述真空部分(18、20)中存 在不同的壓強(qiáng)，因此在軸承兩側(cè)上兩個密封元件02J4 ；40,46)具有不同的距離(S)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的應(yīng)用，其特征在于，所述至少一個密封元件 (22,24)固定地連接于所述外部軸承元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的應(yīng)用，其特征在于，所述距離(s)在周向方向上 是恒定的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的應(yīng)用，其特征在于，為了形成小的軸承空間 ( )，所述至少一個密封元件(22、24)距所述滾動元件(10)或支撐所述滾動元件(10)的 保持架(16)具有小的距離。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的應(yīng)用，其特征在于，密封元件00)在所述間隙 環(huán)密封的區(qū)域中的寬度(b)至少為S。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的應(yīng)用，其特征在于包括，用于使泄漏的潤滑油 返回至所述軸承空間06)的主動輸送元件(45)，所述輸送元件設(shè)置在所述密封元件00、 46)的區(qū)域中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的應(yīng)用，其中，所述主動輸送元件包括螺旋狀凹入部，所述螺旋狀凹入部設(shè)置在所述密封元件G0、46)的面向轉(zhuǎn)子軸(30)的內(nèi)側(cè)面02、48)中和/或 設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子軸(30)的位于所述密封元件00、46)的區(qū)域內(nèi)的表面04)中。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的應(yīng)用，其特征在于，由所述至少一個滾動體軸 承支撐的所述旋轉(zhuǎn)部件以至少6，000轉(zhuǎn)/分、特別是大于30，000轉(zhuǎn)/分的速度旋轉(zhuǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的應(yīng)用，其特征在于，在渦輪分子泵中實現(xiàn)所述 應(yīng)用，特別是用于支撐泵轉(zhuǎn)子的目的。
15.一種真空設(shè)備、特別是真空泵，包括設(shè)置在吸入室中的泵送元件(66、68)，支撐所述泵送元件(66、68)的至少一個轉(zhuǎn)軸(62)，支撐所述軸(6 的至少兩個軸承裝置(76、78)，所述軸承裝置中的至少一個軸承裝置 (76)是滾動體軸承，所述滾動體軸承包括設(shè)置在兩個軸承元件(12、14)之間的軸承空間 (26)中的多個滾動元件(10)，以及用于在對著真空部分(18、20)的至少一側(cè)上密封所述軸 承空間06)的至少一個密封元件O2、M、40、46)，其中，所述密封元件(22、24、40、46)固定 地連接于所述兩個軸承元件中的其中一個軸承元件(14)或者連接于與所述軸承元件相連 的部件(36)，并且其中，為了形成間隙環(huán)密封，所述密封元件設(shè)置在距另一軸承元件(12) 或者距與所述軸承元件相連的部件(30、32)的一定距離(s)處，所述距離(s)小于所述真 空部分(18、20)中的分子的平均自由程，其特征在于，能夠允許所述真空部分(18、20)中的壓強(qiáng)小于10_3毫巴。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的真空設(shè)備，其特征在于包括，根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一 項所述的滾動體軸承。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在真空設(shè)備中支承旋轉(zhuǎn)部件的滾動體軸承，其包括設(shè)置在軸承元件(12、14)之間的多個滾動元件(10)。例如，軸承室(26)在兩側(cè)上通過密封元件(22、24)封閉。所述密封元件(22、24)具有較小的密封間隙(s)。根據(jù)本發(fā)明的滾動體軸承可在真空部分中使用，在所述真空部分中存在小于10-3毫巴的壓強(qiáng)。
文檔編號F04C25/02GK102105653SQ200980129530
公開日2011年6月22日 申請日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月6日
發(fā)明者拉爾夫·阿達(dá)米茨, 賴納·赫爾策, 馬庫斯·亨利 申請人:厄利孔萊博爾德真空技術(shù)有限責(zé)任公司