DE102010052659A1 - Turbo molecular pump - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Turbomolekularpumpe (1) mit einem Rotor (10) und einer Blechstatorscheibe (24, 26, 28), welche einen Schaufelkranz, einen Tragring (60, 70), eine erste Teilscheibe (50) mit einem ersten Tragringabschnitt (56, 72) und eine zweite Teilscheibe (52) mit einem zweiten Tragring(54) festlegt. Um ein gegenseitiges Überlappen der Teilscheiben zu verhindern, wird vorgeschlagen, dass der erste Tragringabschnitt eine gegen die Scheibenebene verkippte Stoßfläche (64; 94; 96; 104) aufweist, gegen die der zweite Tragringabschnitt stößt.The invention relates to a turbomolecular pump (1) with a rotor (10) and a sheet metal stator disk (24, 26, 28), which has a blade ring, a support ring (60, 70), a first part disk (50) with a first support ring section (56, 72) and a second partial disk (52) with a second support ring (54). In order to prevent the partial disks from overlapping one another, it is proposed that the first support ring section have an abutment surface (64; 94; 96; 104) that is tilted against the disk plane and against which the second support ring section abuts.
Description
Die Erfindung betrifft eine Turbomolekularpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a turbomolecular pump according to the preamble of claim 1.
Seit Jahrzehnten werden Turbomolekularpumpen in der Vakuumtechnik zur Erzeugung von Hochvakuum und Ultrahochvakuum eingesetzt. Die Vakuumerzeugung beruht in ihnen auf einem Rotor mit mehreren entlang der Rotorachse zueinander versetzten Schaufelkränzen, zwischen denen statorseitig stehende Schaufelkränze angeordnet sind.For decades, turbomolecular pumps have been used in vacuum technology to produce high vacuum and ultrahigh vacuum. The vacuum generation is based in them on a rotor with a plurality along the rotor axis staggered blade rings, between which stator side standing blade rings are arranged.
Verschiedene Gestaltungsformen der statorseitigen Schaufelkränze sind im Stand der Technik bekannt. Nachfolgend werden so genannte Blechstatorscheiben betrachtet. Diese werden typischerweise aus Feinblech hergestellt, indem zunächst durch Stanzen oder Schneiden die Schaufeln des Schaufelkranzes freigelegt und in einem nachfolgenden Umformschritt aus der Scheibenebene herausgedreht werden. Diese Blechstatorscheiben sind kostengünstig und sind insbesondere für den Bereich des Vorvakuums beliebt, in welchem die Schaufeln nur um wenige Grad aus der Scheibenebene herausgestellt sind.Various designs of the stator blade rings are known in the art. In the following, so-called sheet metal stator disks are considered. These are typically made of thin sheet metal by first exposing the blades of the blade ring by punching or cutting and then turning them out of the disk plane in a subsequent forming step. These Blechstatorscheiben are inexpensive and are particularly popular in the field of Vorvakuums in which the blades are exposed only by a few degrees from the disk plane.
Da jeder statorseitige Schaufelkranz um die Welle des Rotors herum und in der Regel zwischen zwei rotorseitigen Schaufelkränzen angeordnet ist, erfordert die Montierbarkeit, die Blechstatorscheibe einer Stufe aus mehreren, in der Regel zwei, Teilscheiben zu bilden. Dadurch wird die geringe Dicke des Bleches zu einem Nachteil: dort, wo die Teilscheiben aneinanderstoßen, können die dünnen Bleche übereinanderrutschen. Die Schaufeln des Schaufelkranzes sind dann falsch positioniert und weichen unter anderem in Richtung der Rotorachse von ihrer Solllage ab. In der Folge wird der Spalt zwischen rotorseitigem und statorseitigem Schaufelkranz aufgebraucht. In besonderen Betriebsbedingungen, beispielsweise bei hohen Gaslasten kann dies zu einem Kontakt zwischen rotorseitigen und statorseitigen Bauteilen führen. Im schlimmsten Fall ist das Versagen der Pumpe die Folge.Since each stator-side blade ring is arranged around the shaft of the rotor and usually between two rotor-side blade rings, the assemblability of forming the Blechstatorscheibe one stage of several, usually two, part discs to form. As a result, the small thickness of the sheet becomes a disadvantage: where the part discs abut each other, the thin sheets can slide over each other. The blades of the blade ring are then positioned incorrectly and deviate among others in the direction of the rotor axis from its desired position. As a result, the gap between the rotor-side and stator-side blade ring is used up. In special operating conditions, for example in the case of high gas loads, this can lead to contact between rotor-side and stator-side components. In the worst case, the failure of the pump is the result.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Turbomolekularpumpe vorzustellen, in welcher das Überlappen der Teilscheiben verhindert ist.It is therefore an object of the invention to present a turbomolecular pump, in which the overlapping of the part discs is prevented.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Turbomolekularpumpe mit den Merkmalen des ersten Anspruchs. Die abhängigen Ansprüche 2 bis 8 geben vorteilhafte Weiterbildungen an, deren Merkmale untereinander kombinierbar sind.This object is achieved by a turbomolecular pump having the features of the first claim. The dependent claims 2 to 8 indicate advantageous developments, whose characteristics can be combined with each other.
Eine Statorscheibe weist wenigstens eine erste Teilscheibe mit einem ersten Tragringabschnitt und eine zweite Teilscheibe mit einem zweiten Tragringabschnitt auf. Eine Stoßfläche am ersten Tragringabschnitt, die gegen die Scheibenebene verkippt ist und gegen die der zweite Tragringabschnitt stößt, verhindert das gegenseitige Überlappen der Tragringabschnitte. Der Gedanke ist, den im Verhältnis zur axialen Statorscheibenausdehnung linienartigen Tragringabschnitt einer Blechstatorscheibe gegen eine Fläche stoßen zu lassen. Durch diese Fläche kann die zweite Teilscheibe einen axialen Versatz gegenüber der ersten Teilscheibe aufweisen, ohne dass der Tragringabschnitt an der Fläche vorbeirutschen kann.A stator disk has at least one first part disk with a first support ring portion and a second part disk with a second support ring portion. An abutment surface on the first support ring portion, which is tilted against the disk plane and abuts against the second support ring portion, prevents the mutual overlapping of the support ring sections. The idea is to allow the line-like support ring section of a sheet metal stator disk, which is linear in relation to the axial stator disk extension, to abut against a surface. As a result of this surface, the second dividing disk can have an axial offset relative to the first dividing disk, without the supporting ring section being able to slip past the surface.
Der Gedanke lässt sich vorteilhaft weiterbilden, indem die Stoßfläche Abschnitte ober- und unterhalb der Scheibenebene aufweist, so dass die Richtung eines axialen Versatzes der zweiten Teilscheibe kein Problem darstellt und eine Überlappung verhindert bleibt.The idea can advantageously be further developed in that the abutment surface has portions above and below the disk plane, so that the direction of an axial offset of the second part disk is not a problem and an overlap is prevented.
Eine andere Weiterbildung sieht vor,. den Tragring der zweiten Teilscheibe mit einer Sicke zu versehen, die wenigstens abschnittsweise gegen die Stoßfläche der ersten Teilscheibe stößt. Durch die Sicke wird die im Aneinanderstoßen der Tragringabschnitte wirksame axiale Dicke der Tragringabschnitte über die Stärke des Bleches hinaus erhöht, wodurch das Übereinanderrutschen der Tragringabschnitte unterbunden wird.Another training provides. to provide the support ring of the second part of the disc with a bead, which abuts at least partially against the abutting surface of the first part of the disc. The beading increases the effective axial thickness of the support ring sections in the abutting of the support ring sections beyond the thickness of the metal sheet, thereby preventing the supporting ring sections from slipping over one another.
Eine andere Weiterbildung, die den letzten Grundgedanken aufgreift, sieht vor, Stoßflächen an erstem und zweitem Tragringabschnitt vorzusehen, zwischen denen im montierten Zustand ein flächiger Kontakt entsteht. Der zusätzlich Vorteil besteht darin, dass beide Teilscheiben als Gleichteil gestalten werden können, so dass die Herstellung kostengünstiger wird.Another development, which takes up the last basic idea, provides to provide abutment surfaces on the first and second support ring portion, between which a flat contact is formed in the assembled state. The additional advantage is that both part discs can be designed as a common part, so that the production is cheaper.
Eine Weiterbildung sieht vor, einen Abschnitt der Stoßkante des zweiten Tragringabschnitts gegen die Scheibenebene zu verkippen, wodurch wiederum die im Aneinanderstoßen der Teilscheiben wirksame Dicke des Tragringabschnitts erhöht wird. Diese Struktur ist sehr leicht herstellbar.A further embodiment provides to tilt a portion of the abutting edge of the second support ring portion against the disk plane, which in turn increases the thickness of the support ring portion effective in abutting the part disks. This structure is very easy to produce.
Anordnen des Tragrings außerhalb des Schaufelkranzes, so dass er letzteren umgibt, bringt als Weiterbildung den zusätzlichen Vorteil, dass an dieser Stelle größere Gestaltungsfreiheiten genutzt werden können, während innerhalb des Schaufelkranzes vorgesehener Tragring zu Gunsten enger Axialspalte zwischen Statorscheibe und Rotorscheiben möglichst flach gestaltet bleiben kann, beispielsweise mit der Dicke des verwendeten Feinblechs.Arranging the support ring outside of the blade ring, so that it surrounds the latter, brings as training the additional advantage that greater freedom of design can be used at this point, while provided within the blade ring support ring in favor of narrow axial gaps between the stator and rotor disks can remain as flat as possible, for example, with the thickness of the thin sheet used.
Anbringen der Stoßfläche am äußeren Tragring eröffnet die Möglichkeit, eine die Stoßfläche tragende Lasche mit einem Statorbauteil zusammenwirken zu lassen, um die Teilscheibe in radialer Richtung festzulegen. Dies bedeutet den zusätzlichen Vorteil einer genauen Positionierung und Fixierung der Teilscheiben, was die Montage erleichtert und den Stator robuster gegen mechanische Einflüsse macht, beispielsweise mechanischen Belastungen von außen oder Druckstößen durch hohe Gaslasten.Attaching the abutment surface on the outer support ring opens up the possibility of allowing a lug carrying the abutting surface to interact with a stator component in order to fix the part disc in the radial direction. This means the added benefit Precise positioning and fixing of the part discs, which facilitates assembly and makes the stator more robust against mechanical influences, such as mechanical loads from outside or pressure surges due to high gas loads.
An Hand von Ausführungsbeispielen und deren Weiterbildungen soll die Erfindung näher erläutert und die Darstellung ihrer Vorteile vertieft werden.With reference to embodiments and their developments, the invention will be explained in more detail and the representation of its benefits to be deepened.
Es zeigen:Show it:
Es zeigt
Der Rotor umfasst eine Welle
Der Stator umfasst eine vorvakuumseitige Statorscheibe
Die Anzahl von Rotor- und Statorscheiben hängt von den gewünschten vakuumtechnischen Parameter wie Saugvermögen und Druckverhältnis zwischen Ansaugöffnung und Auslass ab. Der Rotor kann anstelle von Scheiben auch in im Stand der Technik bekannter Glockenbauweise gebaut sein, zudem können beide Lager vorvakuumseitig angeordnet sein.The number of rotor and stator disks depends on the desired vacuum parameters, such as the suction capacity and the pressure ratio between intake opening and outlet. The rotor may be constructed instead of discs also known in the art bell design, also both bearings can be arranged on the vacuum side.
Die nachfolgend anhand der
In
In der Darstellung sind die Teilscheiben voneinander beabstandet gezeichnet. Im montierten Zustand stoßen die Tragringabschnitte der Teilscheiben aneinander. Dies geschieht durch Berührung der äußeren, der inneren oder äußerer und innerer Tragringabschnitte.In the illustration, the part discs are shown spaced from each other. In the mounted state, the support ring sections of the part discs abut each other. This is done by touching the outer, inner or outer and inner support ring sections.
Der äußere, erste Tragringabschnitt weist eine Lasche
Wenigstens eine der Teilscheibe besitzt eine hinreichende Anzahl Laschen an einem der Tragringabschnitte
Der Stoßbereich von erstem und zweitem Tragringabschnitt
Die am äußeren, ersten Tragringabschnitt
Eine Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels ist in den
In
Der Ausschnitt I-I' aus
Aus den
Mit einem seitlichen Anblick in
Der erste Tragringabschnitt
Eine leicht zu fertigende und ebenfalls Steifigkeit in den Tragringabschnitt bringenden Abwandlung ist im seitlichen Anblick in
Der erste Tragringabschnitt weist eine aus der Scheibenebene herausgestellte Stoßfläche
An den unterschiedlichen Enden der Tragringabschnitte können verschiedene der gezeigten Maßnahmen eingesetzt werden, so dass an einer Teilscheibe eines oder mehrere der vorgestellten Beispiele kombiniert werden. Auch ist die Kombination einzelner Merkmale der Beispiele möglich, beispielsweise die Kombination einer hakenartig geformten Lasche an einem Tragringabschnitt mit einer Sicke auf dem berührenden zweiten Tragringabschnitt.At the different ends of the support ring sections, various of the measures shown can be used, so that one or more of the presented examples are combined on a part disc. Also, the combination of individual features of the examples is possible, for example, the combination of a hook-like shaped tab on a support ring portion with a bead on the contacting second support ring portion.
Claims (8)
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2011
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