DE1010235B - Molecular pump - Google Patents

Molecular pump

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DE1010235B
DE1010235B DEP13991A DEP0013991A DE1010235B DE 1010235 B DE1010235 B DE 1010235B DE P13991 A DEP13991 A DE P13991A DE P0013991 A DEP0013991 A DE P0013991A DE 1010235 B DE1010235 B DE 1010235B
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DE
Germany
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stator
rotor
molecular pump
pump
groove
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Pending
Application number
DEP13991A
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German (de)
Inventor
Willi Becker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ARTHUR PFEIFFER FA
Original Assignee
ARTHUR PFEIFFER FA
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00Axial-flow pumps
    • F04D19/02Multi-stage pumps
    • F04D19/04Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F04D19/044Holweck-type pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08Centrifugal pumps
    • F04D17/16Centrifugal pumps for displacing without appreciable compression
    • F04D17/168Pumps specially adapted to produce a vacuum

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)

Description

Molekularpumpe Die Wirkung der Molekularpumpen beruht bekanntlich auf der Reibung der zu fördernden Gase an der Oberfläche eines schnell rotierenden Festkörpers.Molecular pump As is well known, the effect of molecular pumps is based on the friction of the gases to be conveyed on the surface of a rapidly rotating Solid.

Molekularpumpen gibt es in verschiedenen Bauarten. Die bekannteste Bauart besteht aus einem zylindrischen Gehäuse mit eingearbeiteter Wendelnut und einem zylindrischen Läufer, der in dem Gehäuse rotiert, Diese Bauart wurde noch dahin abgewandelt, daß die Nut an ihrem Grunde zylindrisch geschnitten, der Läufer und die Innenfläche des Gehäuses leicht keglig ausgeführt sind, so daß eine Nut mit sich verringernder Tiefe entsteht. Eine zweite Bauart von Molekularpumpen verwendet als Läufer eine rotierende Scheibe, wobei die Nuten in die Stirnflächen des Gehäuses eingearbeitet sind. Außerdem gibt es noch Bauarten mit mehr oder weniger steilen Kegeln, die als Zwischending zwischen den beiden genannten Konstruktionen betrachtet werden können. Ohne den mechanischen Aufwand wesentlich zu erhöhen, wurde die Leistungsfähigkeit der Molekularpumpe weiterhin dadurch verbessert, daß man den beiden Seiten einer schnell rotierenden Wand j-e eine Puinpnut gegenüberstellte. Auch die weitere Ausbildung dieses Grundgedankens ist bekanntgeworden. nach der in einer Pumpe diese Gegenüberstellung von relativ zueinander bewegten Flächen und Nuten mehrfach angewendet wird, wobei sich Läufer und Ständer gegenseitig umschließen. Alle diese Konstruktionen haben gemeinsam, daß eine flache Nut und eine die Nut abdeckcade Wand gegeneinander bewegt werden, wodurch bei Druckgleichheit das Gas mit fast halber Geschwindigkeit in der Nut gefördert wird. Besteht zwischen dem Ansaug- und dein Auslaßstutzen der Pumpe eine Druckdifferenz, so verringert sich die Gasgeschwindigkeit und erreicht bei einem bestimmten Druckverhältnis (im Molekulargebiet) oder einer bestimmten Druckdifferenz (im laminaren Gebiet) den Wert \7u11.There are different types of molecular pumps. The best known Design consists of a cylindrical housing with an integrated spiral groove and a cylindrical rotor that rotates in the housing, this type was still modified so that the groove is cut cylindrically at its base, the runner and the inner surface of the housing are made slightly conical, so that a groove arises with decreasing depth. A second type of molecular pump is used as a rotor a rotating disk, the grooves in the end faces of the housing are incorporated. There are also types with more or less steep slopes Cones, viewed as something in between the two constructions mentioned can be. Without significantly increasing the mechanical effort, the performance the molecular pump further improved by the two sides of one fast rotating wall j-e faced a puinpnut. Further training as well this basic idea has become known. after that in a pump this comparison of surfaces and grooves moving relative to one another is used several times, with runner and stand enclose each other. All of these constructions have together that a shallow groove and a wall covering the groove moves against each other be, whereby the gas with almost half the speed in the Groove is promoted. Exists between the inlet and outlet of the pump a pressure difference, the gas velocity decreases and reaches at a certain pressure ratio (in the molecular area) or a certain pressure difference (in the laminar area) the value \ 7u11.

Bekanntermaßen hängt die Leistung einer solchen Pumpe bei gegebenen geometrischen Abmessungen von der Geschwindigkeit der bewegten Wand ab. Hier sind jedoch durch Materialfestigkeit und die auftretenden Fliehkräfte bestimmte Grenzen gesetzt.It is known that the performance of such a pump depends on the given geometric dimensions depend on the speed of the moving wall. Here are however, certain limits are determined by the strength of the material and the centrifugal forces that occur set.

Die Erfindung zeigt einen Weg, wie man bei gleiche.r Geschwindigkeit eine wesentlich höhere Leistung der bekannten Pumpe erzielen kann, dein Läufer den Ständer an gegenüberliegenden Seiten umschließt und deren Ständer init einer Steigung versehene Nuten aufweist. Die Erfindung besteht darin, daß bei derartigen Pumpen die Nutentiefe gleich der Wandstärke des Ständers ist.The invention shows a way how to get at the same speed can achieve a much higher performance of the known pump, your runner the Enclosing stands on opposite sides and their stands with a slope has grooves provided. The invention consists in that in such pumps the groove depth is equal to the wall thickness of the stand.

Der Fortschritt der erfindungsgemäßen Anordnung im Vergleich zur bekannten Pumpe besteht darin:, daß lediglich durch Fortfall der Trennwände zwischen den beiderseitigen Nuten, deren Steigung und Breite als gleich angenommen sei, und somit durch die Vereinigung beider Nuten zu einer einzigen von doppelter Tiefe die Pumpleistung bei gleichem umbautem Raum etwa verdoppelt wird.The progress of the arrangement according to the invention compared to the known Pump consists in: that only by eliminating the partitions between the two sides Grooves whose pitch and width are assumed to be the same, and thus by the Union of both grooves into a single one of twice the depth of the pumping capacity is roughly doubled for the same enclosed space.

Abb. 1 zeigt einen solchen Aufbau. Mit dein Gehäuse 1 ist der Wendelkörper 2 fest verbunden. Der Läufer 3 besteht aus einem inneren zylindrischen Körper und einem äußeren Rohr und bildet mit der Außenfläche des inneren Zylinders und mit der Innenfläche des äußeren Zylinders die beiden Reibflächen. Die Gasgeschwindigkeit in der Nut wird hierbei fast gleich der LTinfangsgeschwindigkeit der Reibflächen, während sie bei den bekannten Ausführungen nur die halbe Geschwindigkeit beträgt. Im Molekulargebiet, wo solche Pumpen hauptsächlich eingesetzt werden, wird durch die doppelt wirksame Reibung auch gleichzeitig das doppelte Druckverhältnis erzielt. Will man nur das gleiche Druckverhältnis erreichen wie bei den bekannten Ausführungen bei gleicher Drehzahl und gleichen Abmessungen der Pumpe, so kann infolge der doppelt wirksamen Reibung die Nuttiefe verdoppelt werden, so daß sich eine Pumpe mit vierfacher Saugleistung ergibt. Verkleinert man die Nut, so daß die gleiche Sauggeschwindigkeit wie bei der alten Bauart erreicht wird, so erzielt die neue Bauart das vierfache Druckverhältnis. Die Erfindung kann auch so abgewandelt werden, daß an Stelle eines Wendelkörpers ein Spiralkörper angeordnet wird, wobei der Läufer aus zwei den Spiralkörper begrenzenden Scheiben besteht. Kennzeichnend ist für die Erfindung lediglich, daß von den vier die Nut begrenzenden Wänden die zwei Wände mit der größeren Abmessung sich gegenüber den Wänden mit den kleineren Abmessungen bewegen.Fig. 1 shows such a structure. With your housing 1 is the helical body 2 firmly connected. The rotor 3 consists of an inner cylindrical body and an outer tube and forms with the outer surface of the inner cylinder and with the inner surface of the outer cylinder, the two friction surfaces. The gas velocity in the groove is almost equal to the initial speed of the friction surfaces, while in the known designs it is only half the speed. In the molecular area, where such pumps are mainly used, is carried out by the double effective friction also achieves double the pressure ratio at the same time. If you just want to achieve the same pressure ratio as in the known designs at the same speed and the same dimensions of the pump, as a result of the double effective friction the groove depth can be doubled, so that a pump with fourfold Suction power results. The groove is made smaller so that the suction speed is the same as is achieved with the old design, the new design achieves four times as much Pressure ratio. The invention can also be modified so that instead of one Spiral body a spiral body is arranged, wherein the rotor consists of two the spiral body delimiting discs. The only characteristic of the invention is that of the four walls delimiting the groove, the two walls with the larger dimension move in relation to the walls with the smaller dimensions.

Abb.2 zeigt eine Ausführung mit Spiralkörper. Hierbei ist der Spiralkörper 2 mit dem Gehäuse l wieder fest verbunden, während die Scheiben 3 und 4 rotieren. Damit man die Scheiben besser ausnutzen kann, ist es vorteilhaft, mehrere Scheiben und Spiralkörper kaskadenförmig anzuordnen. Abb. 3 zeigt ein solche beispielsweise Anordnung Eine bessere Raumausnutzung ergibt sieh bei der Anordnung mit Wendelkörper dadurch, daß man den Zylinder in mehrere zylindrische Rohre unterteilt.Fig.2 shows a version with a spiral body. Here is the spiral body 2 firmly connected to the housing 1 again while the disks 3 and 4 rotate. In order to make better use of the disks, it is advantageous to have several disks and spiral bodies to be arranged in a cascade shape. Fig. 3 shows one such for example arrangement A better use of space results from the arrangement with helical body by dividing the cylinder into several cylindrical tubes.

Abb. 4 zeigt z. B. eine solche Anordnung. Dabei ist es vorteilhaft, auf der Saugseite der Pumpe mehrere Stufen parallel zu schalten, wodurch die Sauggeschwindigkeit entsprechend vergrößert ist. Infolge der Kompression in diesen Stufen ist das Gasvolumen so weit zusammengedrängt, daß es durch eine einzige weitere Stufe aufgenommen werden kann. Anschließend können die nächsten Stufen in Serie geschaltet sein, um eine höhere Druckdifferenz zu erreichen.Fig. 4 shows e.g. B. such an arrangement. It is advantageous to to switch several stages in parallel on the suction side of the pump, thereby increasing the suction speed is enlarged accordingly. As a result of the compression in these stages, the gas volume is compressed so far that it can be absorbed by a single further stage can. The next stages can then be connected in series to create a to achieve higher pressure differential.

Eine weitere Verbesserung der Pumpe läßt sich noch dadurch erzielen, daß der oder die Wendel- oder Spiralkörper ebenfalls angetrieben werden und in entgegengesetzter Richtung der Reibkörper (Zylinder oder Scheiben) rotieren. Jedoch ist bei dieser Anordnung ein größerer mechanischer Aufwand erforderlich.A further improvement of the pump can be achieved by that the helical or spiral body or bodies are also driven and in opposite directions Rotate in the direction of the friction bodies (cylinders or disks). However, this is the case Arrangement requires a greater mechanical effort.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Mo.lekularpumpe, deren Läufer den Ständer an gegenüberliegenden Seiten umschließt, wobei der Ständer mit einer Steigung versehene Nuten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutentiefe gleich der Wandstärke des Ständers ist. PATENT CLAIMS: 1. Mo.lekular pump, the rotor of which the stator on opposite sides Enclosing sides, the stand having grooves provided with a slope, characterized in that the groove depth is equal to the wall thickness of the stand. 2. Molekularpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschließungsflächen von Läufer und Ständer in an sich bekannter Weise zylinderförmig ausgebildet sind, der Ständer also die Form einer Wendelfeder mit rechteckigem Querschnitt hat. 2. Molecular pump according to claim 1, characterized in that the enclosing surfaces of rotor and stator are cylindrical in a known manner, the stator thus has the shape of a helical spring with a rectangular cross-section. 3. Molekularpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschl.ießungsfläche von Läufer und Ständer in an sich bekannter Weise eben ausgebildet sind, der Ständer also die Form einer Spiralfeder mit rechteckigem Querschnitt hat. 3. Molecular pump according to Claim 1, characterized in that the surrounding area of rotor and stator are flat in a known manner, the stator thus has the shape of a spiral spring with a rectangular cross-section. 4. Mol:ekularpumpc nach den Ansprüchen 1 und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere solcher Anordnungen in Parallel- und/oder Hintereinanderschaltung zu einer Einheit zusammengefaßt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 910 204.4. Mol: ekularpumpc according to claims 1 and 2 or 3, characterized in that several such Arrangements in parallel and / or in series to form a unit will. Documents considered: German Patent No. 910 204.
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