CN101842597A - 涡轮分子泵 - Google Patents

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CN101842597A CN200880114192.1A CN200880114192A CN101842597A CN 101842597 A CN101842597 A CN 101842597A CN 200880114192 A CN200880114192 A CN 200880114192A CN 101842597 A CN101842597 A CN 101842597A
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海因里希·恩伦德尔
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Leybold GmbH
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Oerlikon Leybold Vacuum GmbH
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Abstract

本发明涉及一种涡轮分子泵(10)，包括泵壳体(14)和多个单独的环形定子叶片盘(16)，所述盘共同形成环形盘组(18)。在所述环形盘组(18)与泵壳体(14)之间直接布置有圆柱形摩擦衬套(20)。在所述环形盘组(18)与泵壳体(14)之间设置有轴向间隙(22)，从而使所述环形盘组(18)能够转动。

Description

涡轮分子泵
技术领域
本发明涉及一种涡轮分子泵，它包括泵壳体以及多个单独的环形定子叶片盘，该多个单独的环形定子叶片盘组合在一起形成环形盘组。
背景技术
涡轮分子泵正常情况下在几万转/分的运行转速下工作。因此，转子当在其运行转速下工作时，具有很高的动能，如果转子发生碰撞或者爆破，这种高的动能将产生相当大的破坏力。实际上，这些破坏力可能大到使得泵壳体可能被损坏，导致对设备大而重的损坏、身体接触的危险和最终致命伤害的风险。
根据EP 1 030 062 A2，已知一种涡轮分子泵，其中的环形盘组由单独的环形盘壳体保持。所述环形盘壳体布置成能够相对于泵壳体转动。在环形盘壳体与泵壳体之间，安置有吸收构件。如果发生转子碰撞或者爆破，一部分动能将被转化成环形盘壳体的转动并通过吸收部件的塑性变形而被消散。这种涡轮分子泵的结构设计相对复杂。
本发明的目标就是，鉴于上文概述之缺点，提供一种具有简单的结构设计并设置有用于吸收碰撞和爆破能量的结构的涡轮分子泵。
根据本发明，上述目标由权利要求1中限定的特征实现。
发明内容
本发明的涡轮分子泵包括直接布置于环形盘组与泵壳体之间的圆柱形摩擦衬套。因此，摩擦衬套相对于轴线至少部分地环绕住环形盘组。在环形盘组和泵壳体之间，至少在环形盘组的一个轴向端上设置有轴向间隙，使得环形盘组受到支撑用于相对于泵壳体转动。根据本发明的优选实施方式，可在环形盘组与泵壳体之间设置有轴向张力调整元件，从而通过由此施加的张力，环形盘组在轴向方向上被保持在一起。因此，环形盘组在轴向方向上不再被固定地支撑在泵壳体内或者单独的环形盘壳体内，但是，借助于轴向弹性张力调整元件，环形盘组在泵壳体内被直接轴向偏置，以便环形定子叶片盘在泵工作过程中将不会转动。
只有在发生转子碰撞或转子爆破时，作为转子叶片与环形定子叶片盘碰撞结果而发出的力才变得很大，使得将引起相应的环形定子叶片盘也转动。相应环形定子叶片盘的转动将被摩擦衬套减缓，在这个过程中该衬套可以但不一定必须随同转动，并且同时可以但不一定必须发生塑性变形。在这种情况下，泵转子的一部分动能在摩擦衬套中被消散。
通过在环形盘组与泵壳体之间设置轴向间隙，实现了环形盘组的相对较高的可转动能力。早已在相对低的碰撞力或爆破力产生时，相应的环形定子叶片盘就将转动。因此，防止大的力直接传递到泵壳体，使得泵壳体不必吸收大的破坏力并在很大程度上保持不受损坏。通过这种方式，泵壳体可以在碰撞或爆破的情况下最好地实现其主要功能，即保护泵转子免受环境影响。
环形盘组在泵壳体中的直接支撑，与在泵壳体和环形盘组之间的圆柱形间隙中的摩擦衬套的布置一起，产生了一种非常简单的构造，该构造可以通过非常经济的方式实现，并提供了在发生碰撞或爆破时吸收转子动能的相当大的可能。
优选地，在环形盘组与定子壳体之间设置有滑环盘，所述盘由轴向张力调整元件在轴向上进行张力调整。滑环盘可有效地改进环形盘组的转动能力，以及分别地环形盘组相对于泵壳体的粘性摩擦的调整能力。粘性摩擦可以被设定得非常小，使得在转子的名义转速下，环形盘组被固定，但是另一方面，将被使得早已在小的转子与定子的碰撞下就转动，因此允许通过摩擦衬套的能够消散。
根据优选实施方式，张力调整元件由弹性张力调整环形成。张力调整环可以例如由弹性体制成，但也可以包括螺旋弹簧线环。张力调整元件将在轴向上直接作用于环形盘组上或者如果设置有滑环盘则作用于滑环盘。
优选地，泵转子体部包括容纳驱动马达的腔。至少部分地，摩擦衬套在所述转子腔的轴向外侧区域上不存在。转子碰撞或(随后的)转子爆破情况下的最大危险在于转子在其腔(也称为转子钟)内的破裂。在此区域中，转子具有相对薄弱的尺寸并且在径向上没有受到支撑。因此，是在转子钟的这个区域中，转子破裂的危险很普遍。因此，为了简化总体结构，可以只在转子钟或者转子腔的区域中轴向布置摩擦衬套。
优选地，在摩擦衬套与泵壳体和/或环形盘组之间设置润滑剂。润滑剂减少了粘性摩擦以及滑动摩擦，从而在碰撞或者爆破的情况下，转子的动能在相关组件将发生塑性变形之前首先被转化为热能。
根据优选实施方式，泵壳体由铝制成，并且摩擦衬套由钢或钛制成。这些材料配对提高了对于在碰撞或者爆破的情况下的期望能量消散来说良好的滑动和稳定特征。
本发明的优选实施方式将参照附图在下文中更为详细地说明。
附图说明
图1示出了涡轮分子泵的第一实施方式，其包括环形盘组，该环形盘组由张力调整元件轴向偏置并被摩擦衬套包围，
图2示出了涡轮分子泵的第二实施方式，其与图1中涡轮分子泵类似的方式构造，设置有额外的滑环盘，和
图3示出了根据图2的涡轮分子泵，其中摩擦衬套在转子腔的外侧在轴向上部分地不存在。
具体实施方式
图1-3是设置有转子12的相应涡轮分子泵10、40和50的纵向截面图，转子12包括泵转子13，泵转子13布置成在泵壳体14上转动。泵转子13包括多片转子叶片盘15。延伸到每对所述叶片盘之间轴向间隙中的分别是相应的一个环形定子叶片盘16。在此实施方式中，设置有六个转子叶片盘15和六个定子叶片盘16。
轴向组装的定子叶片盘16共同形成环形盘组18。在压力侧，所述环形盘组18支撑在布置于横向平面中的相应的环形抵接面19上。环形盘组18的另一个轴向端并未布置成直接轴向抵接在泵壳体上。在泵壳体14与环形盘组18之间，设置有轴向间隙22，使得环形盘组18一般适于在泵壳体14内轴向移位。
在泵壳体的侧面上，形成为弹性O形圈的张力调整元件26布置在轴向间隙22的区域中位于连续的轴向环形槽24内。张力调整元件26可有效地在轴向上偏置环形盘组18，以及在轴向上将所述组保持在一起。通过环形定子叶片盘16之间、环形盘组18与轴向环形面19及张力调整元件26之间的粘性摩擦，环形定子叶片盘16在周向方向上也被充分固定，因此在名义转速下将不会发生转动移位。
环形盘组18在其外侧包括大致圆柱形的外周面。在环形盘组18的这个外周面与泵壳体14的相应内周面之间，存在圆柱形径向间隙32。所述径向间隙32由摩擦衬套20填充，该摩擦衬套20安装在环形盘组18上并坐置在环形盘组18上，同时朝向泵壳体14留有居间空间。因此，摩擦衬套20很大程度、但并未全部地填充径向间隙32。实现了朝向环形盘组18的小间隙，允许摩擦衬套20宽松地在环形盘组上移动。另外，在摩擦衬套与壳体之间实现了(较大的)间隙，从而排除了摩擦衬套可能在最轻微的变形下就已经卡在环形间隙中而因此将不再转动。摩擦衬套由钢或者钛制成。泵壳体14由铝制成。
在摩擦衬套20与泵壳体14和/或环形盘组18之间，可以设置有润滑剂，用以减少摩擦衬套20与泵壳体14和/或环形盘组18之间的粘性摩擦和滑动摩擦。适用于此种目的的润滑剂为真空润滑油或者二硫化钼润滑剂。作为摩擦衬套20的材料，也可以使用凯夫拉尔(Kevlar)。摩擦衬套20可以由单体铸件组成，或者，可替代地，用金属卷板制成。
在泵转子13的区域中，转子12包括腔28，支撑和驱动箱30插入在该腔28中。在腔28的区域中的泵转子13也被称为转子钟。
根据图2所示的第二实施方式，涡轮分子泵40包括两个布置在轴向间隙42中的连续的滑环盘44、45，该轴向间隙42的径向尺寸比图1所示涡轮分子泵10中的间隙大。此外，在环形盘组18轴向的另一端上，设置有两个连续的滑环盘46、47。滑环盘44-47使得在环形盘组18的两个纵向轴向端上环形盘组18与泵壳体14之间的粘性摩擦和滑动摩擦显著减少。
在图3所示的涡轮分子泵50的第三实施方式中，摩擦衬套52被缩短从而不沿着环形盘组18的整个轴向长度延伸。在环形盘组18与泵转子13中的腔28不轴向重叠的环形盘组18的那个区域中，没有摩擦衬套52。

Claims (8)

1.一种涡轮分子泵(10)，包括泵壳体(14)和多个单独的环形定子叶片盘(16)，所述盘共同形成环形盘组(18)，其中
在所述环形盘组(18)与所述泵壳体(14)之间直接布置有圆柱形摩擦衬套(20)，并且
在所述环形盘组(18)与所述泵壳体(14)之间设置有轴向间隙(22)，从而使所述环形盘组(18)能够转动。
2.如权利要求1所述的涡轮分子泵(10)，其特征在于，在所述环形盘组(18)与所述泵壳体(14)之间设置有用于在轴向上对所述环形盘组(18)进行张力调整的轴向张力调整元件(26)。
3.如权利要求1或2所述的涡轮分子泵(10)，其特征在于，在所述环形盘组(18)与所述泵壳体(14)之间在轴向上设置有滑环盘(44，45，46，47)。
4.如权利要求2或3所述的涡轮分子泵(10)，其特征在于，所述环形盘组(18)被所述张力调整元件(26)轴向偏置。
5.如权利要求1-4中任一项所述的涡轮分子泵(10)，其特征在于，所述张力调整元件(26)由弹性张力调整环形成。
6.如权利要求1-5中任一项所述的涡轮分子泵(10)，其特征在于，所述泵转子(13)包括腔，摩擦衬套(52)在所述腔(28)的外侧在轴向上至少部分地不存在。
7.如权利要求1-6中任一项所述的涡轮分子泵(10)，其特征在于，在所述摩擦衬套(20)与所述泵壳体(14)和/或所述环形盘组(18)之间设置有润滑剂。
8.如权利要求1-7中任一项所述的涡轮分子泵(10)，其特征在于，所述摩擦衬套(20)由钢、钛或凯夫拉尔制成，所述泵壳体(14)由铝制成。
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