CN1115488C - 有定子和转子的摩擦式真空泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种摩擦式真空泵(1)，包括定子(3)和转子(4)，它们至少构成两个各有一气体进口(23、28)的泵级(12、13、14)，以及包括用于泵级的连接装置，连接装置配备有连接口(36、37)并用于将泵级的气体进口(23、28)与要抽真空的设备连接起来。为了避免大的传导损失，建议各连接口(36、37)都处于一个在侧向与所述泵级(12、13、14)毗连的平面内，从而尽可能缩短连接口(36、37)与转子轴线(15)之间的距离。

Description

有定子和转子的摩擦式真空泵
本发明涉及一种摩擦式真空泵，包括定子和转子，它们构成至少两个各有一气体进口的泵级，以及包括泵级的连接装置，连接装置配备有连接口并用于将泵级的气体进口与要抽真空的设备连接起来。
由DE-A-4 331 589已知这种类型的摩擦式真空泵。它优选地用于粒子辐射仪(例如质谱仪)抽真空，粒子辐射仪有用遮挡板彼此分开的腔，在粒子辐射仪工作时这些腔内应存在不同的压力。众所周知，为了造成这些压力采用单独的真空泵。
DE-A-4 331 589公开了只借助一个真空泵系统产生粒子辐射仪需要的不同压力。此泵系统包括两个涡轮分子泵级和一个分子泵级(霍尔威克泵级)。这些泵级沿轴向连续布置。每个泵级有一个气体进口(端面的气体通道面积)，它通过连接装置与要抽真空的设备的有关腔连接。在按DE-A-3 431 589的方案中，外壳本身和设在侧面的附加外壳作为连接装置。外壳本身配备有一布设在端面的连接口，用于将第一泵级的气体进口与要抽真空的设备连接起来。在附加的外壳中设连接管道，它们将另一些泵级相关的进口与另一些连接口连通。这些连接口本身又分别与要抽真空的设备内相关的腔连接。因为在附加外壳内的连接口与第一泵级的连接口位于一个公共的平面内(垂直于转子轴线)，所以在附加外壳中的连接管道必须较长。由此在此连接管道内产生较大的传导损失，尤其在相互连接区内恰好要求高的抽吸能力的情况下这一结果是非常不利的。
本发明的目的是设计一种前言所述类型的摩擦式真空泵，使中间级的抽吸能力没有因为在连接管道内高的传导损失而受到损害。
按本发明为达到此目的，令各连接口都处于一个在侧向与所述泵级毗连的平面内，从而尽可能缩短连接口与转子轴线之间的距离。
采用这些措施，保证在中间级的各气体进口与相关的连接口之间也有尽可能小的距离。传导损失小。在所有泵级气体进口区的有效抽吸能力，即使在有关的连接口区域内也几乎没有改变地可供利用。
虽然，实现按本发明采取的措施带来的一个结果是，要输送的气体在第一泵级的进口区，亦即正好在压力最低的地方必须转向。不过，由此造成的传导损失可以保持得很小，因为气体进口与连接口平面之间的距离始终比较小，除此以外在此区域内也不妨碍选择较大的直径。而且在许多应用中尤其在第一(高真空侧)泵级进口区内也并不要求特别高的抽吸能力。往往甚至存在这种必要性，即，在此部位节制抽吸能力。
第一泵级的主要目的是要保证高的压缩比。为第一泵级选择的叶片性能(涡轮级的数量、叶片间距、倾斜角等)必须考虑到实现这一功能。重要的是要隔开两个泵级的两个工作压力区。通常在一个或多个中间进口处才要求高的抽吸能力。这一目的也可通过选择特殊的叶片几何结构达到。通过采取按本发明的措施，恰恰在这一区域能保证基本上避免抽吸能力的损失。
对于泵级的抽吸能力而言，气体分子去气体进口可通达性(有效的气体通道面积)有决定性意义。为达到此目的，对于中间级已知，在居先的级与其气体进口之间规定一个较大的距离，特别有利的是此间距至少为转子直径的四分之一，优选地三分之一。
下面可借助图1和2所示的实施例说明本发明的其他优点和详情。
在两个图中，泵本身用1、它的外壳用2、它的定子系统用3以及它的转子系统用4表示。轴5属于转子系统，它本身通过轴承6、7支承在与泵外壳2连接的轴承箱8内。此外在轴承箱内还有驱动电动机9、10。转子系统4的旋转轴线用15表示。
总共设三个泵级12、13、14，其中两个泵级(12、13)设计为涡轮分子真空泵级以及一个泵级(14)设计为分子泵级(霍尔威克泵级)。在分子泵级14上连接泵的出口17。
位于高真空侧的第一泵级12由四对转子叶片排21和定子叶片排22组成。第一泵级12的进口，亦即有效的气体通道面积，用23表示。在第一泵级12上连接第二泵级13，它由三对定子叶片排22和转子叶片排21组成。它的进口用28表示。
第二泵级13与第一泵级12隔开一定距离。选择的距离(高度)a保证要输送的气体分子去气体进口28自由的可通达性。合乎目的的是距离a大于转子系统4直径的四分之一，优选地大于三分之一。
与之连接的霍尔威克泵包括一旋转的圆柱段29，与之相对的是外部和内部按已知的方式分别制有螺旋槽30、31的定子件32、33。
泵级12、13、14的转子部分构成一个在准备妥当可以运转状态下与轴5连接的单元。在泵级12和13之间的间隔的高度中，轴5穿过一中心孔25，所以在轴承腔与间隔之间不构成直接的连接，并因而排除润滑剂蒸汽反向扩散的危险。转子系统4的悬臂支承也是为了达到此目的。可以取消在高真空侧设置轴承和影响传导的构件(轴承座)。显然，通过将转子系统4在电动机附近的部分设计为钟形，可以使轴承6、7离转子重心的距离小。润滑剂蒸汽的反向扩散也可通过采用磁性轴承避免，它们可布置在更恰当的位置。
外壳2本身用于实现按本发明的连接装置。在图1所示的实施例中，外壳设计为使全部连接口36、37的平面平行于转子轴线15。由此尤其使连接口37到相关的气体进口28的距离很短，所以影响泵级13抽吸能力的传导损失可以忽略不计。这一情况同样适用于在相互连接37/28的下游的任何其它的相互连接。此外，连接口37的直径超过高度a至约为其两倍。采取此措施同样为了减小进口28与连接口37之间的传导损失。
所表示的泵1或其有效的抽送构件(定子叶片、转子叶片、螺旋级)恰当地按这样的方式设计，即，在连接口36区域内造成压力为10-4至10-7mbar，优选地为10-5至10-6mbar，以及在连接口37的区域内造成压力约10-2至10-4mbar。为此，对第一泵级12而言必须保证压缩比为102至104，优选地大于100。通过中间泵级应造成高的抽吸能力(例如200l/s)。与之连接的双级式霍尔威克泵级(29、30；29、31)保证耐高的初抽真空，所以第二泵级的抽吸能力通常与初抽真空压力无关。
对于在连接口36的区域内不要求特别高的抽吸能力的情况，此目的可通过适当设计第一泵级12的叶片达到。存在的另一种可能性是，在第一泵级进口23前面设一遮挡板38，它的内径决定所期望的抽吸能力。
按图2的实施例与图1所示实施例的差别在于，在第一泵级12下游的泵级13和14的直径大于泵级12的直径。连接口36、37的平面与此情况相匹配。此平面相对于转子4的轴线15倾斜，使连接口36、37距相关气体进口23、28的距离尽可能地小。连接口36、37的平面相对于转子轴线15的倾斜角α与泵级直径的增加一致。由此可以获得最佳的距离关系。在图示的实施例中此倾斜角约为5°。

Claims (17)

1.摩擦式真空泵(1)，包括定子(3)和转子(4)，它们构成至少两个各有一气体进口(23、28)的泵级(12、13、14)，以及包括用于泵级的连接装置，连接装置配备有连接口(36、37)并用于将泵级的气体进口(23、28)与要抽真空的设备连接起来，其特征为：各连接口(36、37)都处于一个在侧向与所述泵级(12、13、14)毗连的平面内。
2.按照权利要求1所述的摩擦式真空泵，其特征为：连接口(36、37)的平面平行于转子(4)的轴线(15)布置。
3.按照权利要求1所述的摩擦式真空泵，其特征为：所述连接口都处于一个共同的平面内。
4.按照权利要求1所述的摩擦式真空泵，其特征为：连接口(36、37)是摩擦式真空泵(1)外壳(2)的组成部分。
5.按照权利要求1所述的摩擦式真空泵，其特征为：两个居先的泵级(12、13)设计的涡轮分子泵；以及，它们有效的抽送构件设计为，第一泵级(12)保证高的压缩比以及第二泵级(13)产生高的抽吸能力。
6.按照权利要求5所述的摩擦式真空泵，其特征为：这两个泵级(12和13)互相隔开距离；以及，它们的距离(a)大于四分之一转子直径，优选地约三分之一转子直径。
7.按照权利要求6所述的摩擦式真空泵，其特征为：通过连接装置与第二泵级的气体进口(28)连通的那个连接口(37)的直径大于距离(a)，优选地约为距离(a)的两倍。
8.按照权利要求5所述的摩擦式真空泵，其特征为：一双级式霍尔威克泵级与这两个泵级(12、13)相连。
9.按照权利要求1所述的摩擦式真空泵，其特征为：转子(4)在初抽真空一侧驱动并悬臂支承。
10.按照权利要求9所述的摩擦式真空泵，其特征为：悬空的轴端穿过转子(4)内的一个中心孔(25)；以及，转子(4)固定在此轴端上。
11.按照权利要求9所述的摩擦式真空泵，其特征为：转子(4)在电动机附近的部分设计为钟形。
12.按照权利要求1所述的摩擦式真空泵，其特征为：为第一泵级(12)的进口(23)配设一限制抽吸能力的遮档板(38)。
13.按照权利要求1所述的摩擦式真空泵，其特征为：它配备有磁性轴承。
14.按照权利要求3所述的摩擦式真空泵，其特征为：后继的泵级(13、14)的直径大于居先的泵级(12、13)的直径；以及，连接口(36、37)平面相对于转子(4)轴线(15)方向的斜度与此直径的增大相匹配。
15.按照权利要求14所述的摩擦式真空泵，其特征为：所述共同平面布置成平行于所述转子轴线。
16.按照权利要求14所述的摩擦式真空泵，其特征为：所述共同平面布置成与一个平行于所述转子轴线的平面成一个角度。
17.按照权利要求5所述的摩擦式真空泵，其特征为：所述有效的抽送构件是定子叶片和转子叶片。
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Granted publication date: 20030723

Termination date: 20100911