泵轴承装置 【技术领域】
本发明涉及一种泵轴承装置，所述泵轴承装置尤其适于诸如涡轮分子泵等快速旋转泵。
背景技术
诸如涡轮分子泵等泵包括连接至转子轴的泵转子。转子轴经由两个轴承装置支承在轴箱中。所述两个轴承装置通常各自包括一个滚珠轴承。两个滚珠轴承的内轴承环和各自的轴承壳都固定式连接至转子轴。外轴承环和各自的轴承壳都沿轴向连接至轴箱，或者沿轴向布置成邻接比如轴箱的环形突起。两个轴承装置轴向错开。在径向上，外轴承环通常不会布置成直接邻接轴箱。相反，在外轴承环与轴箱之间设置有环形的间隙。在轴箱中形成并环绕外轴承环的环形凹槽中，布置有O形环，其特别用作对两个轴承装置中的每一者进行减振并加以径向保持的振动元件。作为振动元件，使用的是比如硅酮制的O形环。然而，这会导致经由硅酮制O形环散热非常不良的问题。
为了改进散热，已知DE8910040中公开了用金属粉末、优选铜粉来填充诸如O形环等所述振动元件。然而，特别是含有金属以及各自含铜的这些O形环将会改变其机械性能，这是因为操作期间铜元素会受到压缩。这将影响轴承装置的缓冲特性和位置。金属粉或铜粉与弹性体的混合另外会带来颗粒无法均匀分布的风险。这会造成有些区域颗粒密度增大，所谓堆置，以及有些区域颗粒密度减小。结果，O形环内的导热率会发生不可预知的局部变化。因而，振动元件的弹性特性恶化。尤其在颗粒密度增大的区域，会引起振动元件的刚性和相应的弹性发生变化。泵轴承装置，尤其是诸如涡轮分子泵等快速旋转泵的泵轴承装置会经受持久振动。因而，振动可能达到1.5kHz。这将导致O形环中的金属和各个铜颗粒分解或分离。该效果使得振动元件中发生固体内摩擦并随之使温度大幅上升。在振动元件表面的颗粒发生这种分解或分离的情况下，颗粒会脱离振动元件并进入轴承。这些情况将减少轴承的使用寿命。所述分解或分离进而导致振动性能发生变化以及材料的局部热过应力。这将使得振动元件完全毁坏或发生塑性变形。
特别是在用于诸如涡轮分子泵等快速旋转单元的泵轴承装置的转子中，问题在于轴承中产生的摩擦会导致轴承装置大量发热。在这种快速旋转部件中产生的温度无法通过诸如硅酮制的O形环或包括含铜组分的O形环等已知的振动元件来充分消散。用于快速旋转的涡轮分子泵的泵轴承装置尤其会出现这种情况，取决于转子直径，所述涡轮分子泵通常设计为500Hz-1,500Hz的转子速度。
轴承尤其难以散热，因为所用滚珠轴承、优选为角接触滚珠轴承的轴向表面小，所以只能提供很少的散热。在径向上，外轴承环通常布置成与轴箱相隔一定距离以能够实施轴向偏置。因此，沿径向散热不会充分。特别是由于轴承一般是在1×10-3至10-10mbar的低压下操作，所以沿径向散热非常不良。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种泵轴承装置，尤其是适于快速旋转泵类型的泵轴承装置，其中，散热有所改善。
根据本发明，通过权利要求1中所限定的特征实现上述目的。
如本发明所提供的，用于缓冲的振动元件设计和/或布置成具有至少0.3W/mK的导热率。振动元件定位在轴承环与轴箱之间。优选地，振动元件环绕外轴承环，并因而布置在外轴承环与轴箱之间。所以根据本发明，振动元件具有两个作用，即一方面对轴承环的运动进行缓冲，另一方面，使轴承环的热量尤其散到轴箱中。振动元件的这种创造性的双重作用可以使轴承实现良好的散热。因此，轴承的使用寿命得以延长。
尤其优选地，所述至少一个振动元件具有至少0.35W/mK的导热率，更优选地具有至少0.4W/mK的导热率。
优选地，振动元件包括弹性材料或由弹性材料制成。测试显示，硅橡胶材料R840尤其适用于实施本发明。
尤其优选地，将准均质的材料用于至少一个振动元件。在这种情况下，不用通过诸如金属粉或铜粉等颗粒的混合物，而是由弹性材料本身就能够确保创造性的材料导热率。这里，材料的特性尤其受到大分子的长度和结构的影响。在这点上，优先选择振动和导热性在全部空间方向上大致相同的材料，该材料即使在高温和温度变化大的情况下、甚至在4℃至120℃的范围中也不易材料分解。即使当泵、尤其是诸如涡轮分子泵等快速旋转泵受到高达1.5kHz地高振动应力时，优选根据本发明的所述材料仍然保持弹性。特别是在该应用领域中经常发生的频率内，尤其是在1Hz至4kHz的范围内，材料持久防振，从而使材料性能不会发生变化。
优选地，所使用的材料包括硅橡胶体。
尤其是，为各个轴承装置设置多个振动元件。优选地，设置两个环形振动元件，环绕外轴承环以吸收径向力。进一步地，为了轴向缓冲，也可以沿轴向设置优选也可以为环形的振动元件。
根据优选实施方式，优选为矩形或圆形横截面的振动元件各自布置在凹槽中。优选地，所述凹槽设置在轴箱中，振动元件优选超出凹槽延伸，从而始终在轴箱与轴环之间形成间隙。
振动元件优选具有40-80肖式A的肖氏A硬度。
本发明另外涉及将导热率为至少0.3W/mK的振动元件应用在泵轴承装置中。这里，振动元件优选设计为上述方式。
下面接合附图利用优选实施方式来更为详细地说明本发明。
【附图说明】
附图示出了根据本发明轴承装置的上部和相应转子侧的示意性侧视图。
【具体实施方式】
附图中示出了布置在上部位置、即面向转子10的轴承装置12的优选实施方式。转子10连接至转子轴14以与其共同旋转。布置在转子轴14上以与其共同旋转的是带槽滚珠轴承的内轴承壳16，所述内轴承壳16由转子和短轴18保持就位。
上轴承装置12布置在轴箱20中，在所描述的实施方式中，该轴箱20是大致圆筒形。外轴承环22布置在轴箱20内部。在所述两个轴承环16、22之间，布置的是球形的轴承体。
在第一实施方式中，外轴承环22通过两个形成为弹性O形环的径向振动元件26连接至轴箱20。进一步设置有轴向振动元件28，该轴向振动元件28优选也形成为弹性O形环。所述两个径向振动元件26分别布置在外轴承环22的边缘区的相应的凹槽30中。所述凹槽30设置在轴箱20中。凹槽30的深度小于所述O形环26的直径，从而使O形环26超出轴箱20的内壁32而突出，而且定位成邻接外轴承环22。
轴向振动元件28布置在轴向环槽34中，该轴向环槽34也设置在轴箱20中。这里同样地，环槽34的深度小于O形环28的直径，从而使O形环28朝外轴承环22的方向突出。在轴向振动元件28与外轴承环22之间，设置有力传动元件36。所述力传动元件36特别具有摩擦减震器的作用。力传动元件36的另一个作用是允许外轴承环22沿径向移动而不会有剪切力或径向力作用在轴向振动元件28上。至少，产生的相应力会显著减小。
在两个径向振动元件26之间，可以设置形成为横向孔的通风孔38。
在所述实施方式中提供的环形振动元件26、28用于从轴承装置12中散热。特别是由滚珠24的滚动摩擦产生的热量经由外轴承环22以及经由振动元件26、28散入轴箱20中。为此，振动元件26、28具有良好的导热率，优选高于0.3W/mK。
除了所述上轴承装置12以外，还设置有另一个滚珠轴承以支承转子轴14的下端。所述两个轴承被拉紧以提供沿着转子轴14纵向的轴向偏置。