CN105765231A - 用于真空泵的转子装置和真空泵 - Google Patents
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Abstract
一种用于真空泵的转子装置,包括转轴(10)和在转轴(10)上的至少一个转子单元(12)。根据本发明,至少一个转子单元(12)包含铝、钛和/或CFRP,而转轴(10)包含铬镍钢。这使得尤其可以使用压制工艺在室温下将至少一个转子单元(12)连接到转轴(10)。
Description
技术领域
本发明涉及真空泵转子装置和真空泵。
背景技术
例如涡轮分子泵的真空泵例如具有布置于泵壳体内的转轴。典型由电动机驱动的转轴携带至少一个转子单元。在涡轮分子泵中,转子盘形式的多个转子单元布置在转轴上。转轴经由轴承单元可旋转地支撑于泵壳体内。进一步,真空泵具有布置于壳体内的定子单元。在涡轮分子泵中,提供形成为定子盘的多个定子单元。这里,以泵的轴向或以将被泵送的媒介的流方向来交替地布置定子盘和转子盘。
对于从各个转子盘构造的转子,各个转子单元必须被刚性地固定至转轴。必须在所有操作条件下(即,尤其在发生强温度和转速变化下)确保转轴和转子单元之间的相应强的、位置精确的连接。对于已知的多部分转子,尤其是具有多个转子盘的转子来说,这可以通过相对于转轴相当过大尺寸的、用于连接目的的转子盘来实现。为了连接,则必需要对转轴进行强冷却并且对转子单元进行强加热,从而可以将转子单元压制到转轴上。这里,尤其必要的是将转轴冷却到液氮范围内的温度,并且与此同时,例如通过感应在炉中对转子盘进行强加热。连接必须接着是在室温下的存储,直到两部分处于室温。这将占用相对长的时间。仅有这样的相当过大尺寸和相应复杂的连接工艺可以确保所需的操作安全,而无视强变化的温度和转速。在操作中,转子单元的温度以及转轴的温度可以达到至大约120℃。最大转速在大约1500转/秒。因此,必需将转子单元与转轴连接以将转轴在液氮中冷却到大约-190℃。取决于结构尺寸,冷却时间大约是5分钟。同时,转子单元必须在例如对流加热炉的炉中被加热至大约120℃。相应的加热时间是1-2个小时。在连接后彻底地加热结构组件的时间大约是1-2个小时,以达到室温。该已知的连接方法是耗时且复杂的。
测试已经显示由于所需的过大尺寸,在室温下将铝的转子或盘形状的转子单元连接到铝的转轴上是不太可能的。尽管过大尺寸可以被选择成明显的更小,由于转子单元和转轴不存在不同的热膨胀系数,在室温下通过压制来装配依然是不可能的。这里,产生了组件的磨损和焊接。因此,转子单元在转轴上的位置上精确的定位是不太可能的。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种真空泵转子装置,其在加工上经济,而同时仍提供高的操作安全性并且优选地允许组件在室温下连接,或允许组件在组件间的仅小的温差下连接。
根据具有权利要求1的特征的本发明,上述目的被解决。
用于本发明的真空泵的转子装置具有转轴。至少一个转子单元被布置在转轴上。尤其是在涡轮分子泵的转子装置的情形下,转子盘形式的多个转子单元沿转轴的纵向来布置。
测试已经显示,如果转子或转子单元包含铝、钛和/或CFK并且转轴包括铬镍钢(Cr-Ni钢),则可以在室温下并且同时具有高的操作安全性下装配转子或转子单元。使用铝、钛和/或CFK作为转子或转子单元的材料是有利的,因为相对于所需材料的密度可以实现所需的强度和稳定性,以便达到高的转速和更大的力以及随之的张力。轴的所需属性可以通过钢化轴来实现,尤其是不锈钢轴。具体地,轴包括具有添加硫磺的Ni-Cr钢,并且尤其优选的是从添加有硫磺的铬镍钢制成。
在优选的实施方式中,转子或转子单元由铝、铝合金和/或高强度铝制成。
特别优选的是使用具有尤其至少250N/mm的高张力强度值的高强度铝。高强度铝进一步具有这样的优势,其具有也处于100-120℃的操作温度的高疲劳强度。特别优选的是使用AW-AICu2Mg1,5Ni。
进一步,优选的是至少一个转子单元由钛或钛合金和/或CFK制成。
由本发明所提供的两个组件的上述组合允许在室温下将至少一个转子单元装配到转轴上而没有任何的磨损或焊接。由此,加工时间可以被显著地缩短。
根据本发明,通过这样的事实可以实现组件成本的明显减小,即转轴的热膨胀系数与至少一个转子单元的热膨胀系数的不同尽可能地小。根据本发明,使用不趋向于磨损并且在热膨胀系数上仅有少许不同的材料对,从而与现有技术中的相比,需要更小的过大尺寸来进行连接。结果是,由于小的所需过大尺寸或至多组件仅需要具有小的温差,组件可以在室温下连接。利用这样具有少许不同热膨胀系数的材料对,可以确保即使在大的温度和转速变化下,操作安全性仍能够保证。特别优选的是使用的材料对尤其是高强度铝和不锈钢的材料对。这里,优选的是至少一个转子单元由铝制成而转轴由不锈钢制成,尤其是添加硫磺的Cr-Ni钢。
对于转轴,尤其适于使用具有材料号1.4305的不锈钢X8CrNiS18-9。
特别是当使用不锈钢X8CrNiS18-9和铝AI,可以在室温下将两个组件进行连接,特别是通过压制来连接。在特别优选的实施方式中,如下也是可以的,即至少一个转子单元具有相对于转轴的过大尺寸,对此周向上的0.25%到0.35%的扩展可能发生。由于该过大尺寸,尽管大的温度变化,仍可以确保操作安全性,而同时组件仍可以在室温下被连接。
在优选的实施方式中,其中转子装置尤其适合于在涡轮分子泵中使用,多个转子单元具体地沿轴向布置在转轴上,特别地通过压制来布置。然而,相应的转子单元也可以例如是Holweck级的盘形状载体。该载体携带Holweck级的管状构件或与其一体形成。根据本发明,此类的转子单元或此类的转子单元载体也从上述的材料制成,具体为铝,并且通过压制而装配在不锈钢轴上。
转子单元可以是转子盘,其中可能地,隔片单元(“spacerelement”)附加地提供在转子单元或转子盘之间。这些单元可以具体地用于形成多进口泵中的中间进口(“inlet”)。
本发明进一步涉及真空泵,其具体地是涡轮分子泵。本发明的真空泵具有本发明如上所述的转子装置,尤其是所优选开发之一。进一步,真空泵具有其中由轴承单元所支撑的转轴的泵壳体。此外,提供驱动转轴的驱动装置。进一步,至少一个定子单元布置在泵壳体中,其中定子单元是定子盘。在这种情形中,在涡轮分子泵中,多个定子盘与多个转子盘交替布置。
将在以下参考优选实施方式和附图来解释本发明。
附图说明
附图示出涡轮分子泵的极简化的示意截面图。
具体实施方式
在涡轮分子泵的极简化的图示中,转子盘形式的多个转子单元12通过压制于转轴10上而布置于转轴上。定子单元16布置在泵壳体14中,其在所示的实施方式中可以是定子盘16。
转轴10进一步在泵壳体14中通过轴承单元18、20来支撑并且由驱动装置22来驱动。
在所示的实施方式中,类套筒的隔片单元24进一步提供在两个转子盘12之间。由此形成中间进口26。
因此,在附图中示意性示出的真空泵吸引媒介沿箭头28的方向来传送通过主进口。进一步,沿箭头30的方向经由中间进口26来吸引媒介。吸入的两种媒介朝着通过箭头32所示出的出口传送。
根据本发明,转轴10在优选的实施方式中由不锈钢制成。在其优选实施方式中,各种转子单元12以及隔片单元24由铝制成。通过在室温下压制来执行转子单元12和隔片单元24的装配。具体地,各种转子单元12以及隔片单元24显示在周向上0.07%到0.2%的与过大尺寸相关的膨胀。利用其可以在室温下连接组件的压制力处于从5到50kN的范围。
Claims (11)
1.一种用于真空泵的转子装置,包括:
转轴(10);以及
至少一个转子单元(12),其被布置在所述转轴(10)上,
其特征在于,
所述至少一个转子单元(12)包含铝、钛和/或CFK并且所述转轴(10)包括铬镍钢。
2.根据权利要求1所述的用于真空泵的转子装置,其特征在于所述至少一个转子单元(12)由铝、铝合金和/或高强度铝制成。
3.根据权利要求1所述的用于真空泵的转子装置,其特征在于所述至少一个转子单元(12)由钛和/或钛合金制成。
4.根据权利要求1所述的用于真空泵的转子装置,其特征在于所述至少一个转子单元(12)由CFK制成。
5.根据权利要求1-4之一所述的用于真空泵的转子装置,其特征在于所述转轴(10)包含添加有硫磺的铬镍钢,并且尤其由添加有硫磺的铬镍钢制成。
6.根据权利要求1-5之一所述的用于真空泵的转子装置,其特征在于所述转轴(10)包含不锈钢合金,其具体是不锈钢X8CrNiS18-9。
7.根据权利要求1-6之一所述的用于真空泵的转子装置,其特征在于材料对被选择成使得所述至少一个转子单元(12)可以在室温下装配在所述转轴(10)上。
8.根据权利要求1-7之一所述的用于真空泵的转子装置,其特征在于多个转子单元(12)沿所述转轴(10)的轴向布置。
9.根据权利要求6所述的用于真空泵的转子装置,其特征在于所述转子单元形成为转子盘(12)。
10.根据权利要求8或9所述的用于真空泵的转子装置,其特征在于至少一个隔片单元(24)布置在所述转子单元(12)的两个转子单元之间。
11.一种真空泵,具体为涡轮分子泵,包括:
根据权利要求1-10之一所述的用于真空泵的转子装置;
所述转轴(10)通过轴承单元(28)而支撑于泵壳体(14)内;
驱动装置(22),其连接到所述转轴(10);以及
至少一个定子单元(16),其布置在所述泵壳体(14)内。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: Cologne, Germany Applicant after: LEYBOLD Co. Ltd. Address before: Cologne, Germany Applicant before: OERLIKON LEYBOLD VACUUM GMBH |
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COR | Change of bibliographic data | ||
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GR01 | Patent grant |