CN100453817C - 多级摩擦真空泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到一种多级真空泵，其具有至少一个涡轮压缩机级(11)，并在涡轮压缩机级的压缩端上设置有一个循环压缩机级(33)。所述泵的轴向尺寸小，无须明显增加空间就能使压缩增强。

Description

多级摩擦真空泵
技术领域
本发明涉及一种多级摩擦真空泵，其具有至少一个轴向压缩的涡轮压缩机级，所述涡轮压缩机级具有一围绕其轴旋转的转子，所述转子具有在各固定的定子盘片之间突出的各转子盘片。
背景技术
涡轮分子泵属于可以产生高真空的摩擦真空泵系列，例如用在用于半导体制造的容器上或用在质谱仪上。在DE 10004271A1(Leybold Vacuum GmbH)中所描述的一多级摩擦真空泵具有一个或多个涡轮压缩机级，其分别由一个具有径向伸出的转子盘片的转子和一个具有径向伸出的定子盘片的定子组成。转子盘片和定子盘片以梳子的形状啮合在一起，其间的间隔距离很小。它们引起沿转子轴轴向的分子流。除了涡轮压缩机级之外，还可以设置一个循环压缩机级(circular compressor stage)，其具有一个转子以及一个定子，转子具有在圆形轨迹上设置的轴向突出的转子叶片，定子具有在圆形轨迹上设置的轴向突出的定子叶片。转子叶片和定子叶片交替地啮合在一起，并使分子流按转子旋转方向和叶片迎角要么轴向朝内、要么轴向朝外地流动。
发明内容
本发明的目的是，提供一个具有至少一个涡轮压缩机极的多级摩擦真空泵，其中这些压缩机极串连地设置在流动路径上，并且应当形成更高的压缩。
按本发明的多级摩擦真空泵具有至少一个轴向压缩的涡轮压缩机级和一个在流动路径上位于下游的、在涡轮压缩机级的压缩端上设置的径向压缩的循环压缩机级，所述循环压缩机级包含一转子以及一定子，所述转子具有在圆形轨迹上设置的轴向突出的转子叶片，所述定子具有在圆形轨迹上设置的轴向突出的定子叶片。涡轮压缩机级适合用来产生高真空，而下游的循环压缩机级用来提高压力。由于压缩减小了气体体积，所以循环压缩机级的尺寸可以很小。循环压缩机级的轴向尺寸小，因为它主要在径向上被通流。摩擦泵的总尺寸不会因为循环压缩机级而明显增大，但相比单极摩擦真空泵来说，其压缩得以显著增强。按本发明，一上游的涡轮压缩机级和一下游的循环压缩机级的组合提供了这样的优点，即在高压缩能力的情况下需要的空间小。
按本发明的一优选构造，涡轮压缩机级和循环压缩机级整合在由转子和定子构成的共同组合体中。这意味着，两个压缩机级的转子由单个的组合转子构成，两个压缩机级的定子也由单个的组合定子构成。因此，尺寸和重量都能进一步减小。
本发明的摩擦真空泵优选设计成多入口泵(multiple inlet pump)。它包含至少两个轴向隔开的、串连压缩的涡轮压缩机级，在它们之间有一个中间入口。一循环压缩机级设置在第一涡轮压缩机级和/或第二涡轮压缩机级的压缩端上，这样的泵特别适合应用于与质谱仪相连的情况。由于质谱仪的分析装置所连接的中间入口处的气流提高，中间入口处的气流得以提高，而不会对高真空入口处的气压产生负面影响。在中间入口处气流的提高意味着提高质谱议的灵敏性。
依照压缩比率，循环压缩机级可能会用到不同的型号和结构，例如在DE 10094271A1中所描述的那样。
附图说明
以下借助附图详细描述本发明的实施例。这些实施例不应看成是对本发明保护范围的限制。倒不如说，其保护范围是由权利要求及其等价方案来确定的。
其中：
图1示出了按本发明的一摩擦真空泵的纵向剖视图；
图2循环压缩机级的一视图；
图3和4循环压缩机级的不同实施例的纵向剖视图。
具体实施方式
图1中所示的摩擦真空泵包含一个基本上构造成圆柱形的壳体10，其在一端部具有一个高真空端口HV。在壳体壁上设置有一个侧面开口的中间入口ZE1。此中间入口ZE1通过接板18桥接起来，接板将各定子部件彼此连接。
在壳体10的前部10a处有一个由定子12和转子13构成的第一涡轮压缩机级11。定子12具有多个从一圆周壁14径向朝内设置的定子盘片15。转子13具有多个在定子盘片15之间径向朝外突出的转子盘片16。一个具有一快速旋转的电动马达的驱动器17以30,000到60,000rpm之间的转速来驱动转子13。
一第二涡轮压缩机级21设置在第一涡轮压缩机级11的压缩端上，有一个与中间入口ZE1相连接的入口。此涡轮压缩机级21是由一定子22和一转子23构成的。定子22具有多个从一圆周壁22径向朝内设置的定子盘片25。转子23具有多个在定子盘片25之间径向朝外突出的转子盘片26。转子13和23固定地相互连接在一起，一起由驱动器17来驱动。
在壳体10上，紧接着第二涡轮压缩机级21的是另一压缩机级30，此压缩机级附加地与一中间入口ZE2相连接。例如，此压缩机级30是一霍尔威克级(Holweck stage)或其它的分子泵，例如一盖德泵(Gaede pump)、一西格班泵(Siegbahn pump)、一英格兰泵(
Figure C20048003342900061
pump)或一侧槽泵。
在本实施例中，紧接着第一涡轮压缩机级11后设置了一循环压缩机级33。循环压缩机级33具有一转子盘片34，其是涡轮压缩机级11的转子13的一部分；还具有一定子盘片32，其是定子12的一部分。此转子盘片34包含有呈同心圆排列的各转子叶片35，定子盘片32具有各定子叶片36，其也呈同心圆排列，并嵌入到各转子圆之间的缝隙中，如图2所示。定子叶片和转子叶片相对于径向方向相反地倾斜。依照转子的旋转方向，循环压缩机级33或径向朝外输送，或径向朝内输送。在本实施例中，输送方向是通过箭头37来标识的。气体输送从高真空入口HV出发，通过涡轮压缩机级11，再从其圆周径向朝内通过循环压缩机级33，并从那里通过一间隙38到达中间入口ZEL涡轮压缩机级21把气体从中间入口ZE1输送到压缩机级30。第二中间入口ZE2也通入压缩机级30中。压缩机级30传输到一出口(没有示出)。
涡轮压缩机级11的转子盘片16中的一个是循环压缩机级33的转子叶片的支承盘片。循环压缩机盘片的定子盘片同时构成了涡轮压缩机级11的压缩侧端部的端部壁板。
一个特别的优点在于，循环压缩机级33在一定程度上整合到涡轮压缩机级11中。唯一必须的额外花费是转子叶片和定子叶片35、36，它们附加地设置在涡轮压缩机级的转子和定子上。
作为本实施例的替代形式，一循环压缩机级33也可以设置在第二涡轮压缩机级21的后面。设置在相应涡轮压缩机级的压缩端上的、整合在涡轮压缩机级中的循环压缩机级提高了压缩端上的气流。另外，这对于质谱仪来说意味着灵敏性的提高。
图3示出了气流40，其通过循环压缩机级33径向由外朝内流动。
在图4的实施例中，转子盘片34的叶片表面是圆锥形的。转子叶片35有一轴向长度，其随着圆形轨迹半径的减小而减小。
也可以使用一个具有多个盘片、且具有交替朝外和朝内的气流路径的循环压缩机级，如其通常在DE10004271A1中图7所示的那样。

Claims (8)

1.多级摩擦真空泵，具有至少一个轴向压缩的涡轮压缩机级(11，21)，所述涡轮压缩机级具有一围绕其轴旋转的转子(13)，所述转子具有在各固定的定子盘片(15)之间突出的各转子盘片(16)，在涡轮压缩机级(11)的压缩端上设置一径向压缩的循环压缩机级(33)，所述循环压缩机级包含一转子(34)以及一定子(12)，所述转子(34)具有在圆形轨迹上设置的轴向突出的转子叶片(35)，所述定子(12)具有在圆形轨迹上设置的轴向突出的定子叶片(36)，其特征在于，定子叶片(36)嵌入各转子叶片(35)的相邻圆形轨迹之间的径向间隙内。
2.按权利要求1所述的摩擦真空泵，其特征在于，循环压缩机级的各转子叶片(35)设置在涡轮压缩机级(11)的一支承转子盘片(16)的转子主体内。
3.按权利要求1或2所述的摩擦真空泵，其特征在于，各定子叶片(36)设置在涡轮压缩机级(11)的一支承定子盘片(15)的定子主体内。
4.按权利要求1或2所述的摩擦真空泵，其作为一个多入口泵，其特征在于，设置至少两个轴向隔开的、串连压缩的涡轮压缩机级(11、21)，在它们之间设置有一个中间入口(ZE1)，并且一循环压缩机级(33)设置在第一涡轮压缩机级(11)的压缩端上。
5.按权利要求1或2所述的摩擦真空泵，其作为一个多入口泵，其特征在于，设置至少两个轴向隔开的、串连压缩的涡轮压缩机级(11、21)，在它们之间设置有一个中间入口(ZE1)，并且一循环压缩机级(33)设置在第二涡轮压缩机级(21)的压缩端上。
6.按权利要求1或2所述的摩擦真空泵，其特征在于，循环压缩机级(33)径向朝内压缩。
7.按权利要求1或2所述的摩擦真空泵，其特征在于，循环压缩机级(33)至少构成为两级，交替地径向朝内和径向朝外地压缩。
8.按权利要求1或2所述的摩擦真空泵，其特征在于，转子叶片(35)具有在压缩的方向上逐渐减小的轴向长度。
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