DE102015113821B4 - Vacuum pump - Google Patents
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Abstract
Eine Vakuumpumpe umfasst wenigstens eine Seitenkanalpumpstufe, die zu einer Rotorachse konzentrische Ringkanäle und in die Ringkanäle eintauchende, insbesondere schaufelartige Rotorelemente umfasst. Dabei weist die Seitenkanalpumpstufe zumindest zwei mit jeweils einem getrennten Einlass versehene erste Ringkanäle auf, die in unterschiedlichen zur Rotorachse senkrechten Ebenen angeordnet oder in einer gleichen zur Rotorachse senkrechten Ebene angeordnet und mit einem gemeinsamen Auslass versehen sind.A vacuum pump comprises at least one side channel pump stage, which comprises ring channels concentric to a rotor axis and rotor elements, in particular blade-like rotor elements, which dip into the ring channels. In this case, the side channel pump stage has at least two first ring channels, each with a separate inlet, which are arranged in different planes perpendicular to the rotor axis or in a same plane perpendicular to the rotor axis and are provided with a common outlet.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere eine Turbomolekularpumpe, mit wenigstens einer Seitenkanalpumpstufe, die zu einer Rotorachse konzentrische Ringkanäle und in die Ringkanäle eintauchende, insbesondere schaufelartige Rotorelemente umfasst.The invention relates to a vacuum pump, in particular a turbomolecular pump, with at least one side channel pump stage, which comprises ring channels concentric to a rotor axis and, in particular, blade-like rotor elements immersed in the ring channels.
Vakuumpumpen werden in unterschiedlichen technischen Prozessen eingesetzt, um ein für den jeweiligen Prozess notwendiges Vakuum zu schaffen. Seitenkanalpumpstufen dienen insbesondere dazu, das Pumpverhalten in Arbeitsbereichen der Vakuumpumpe zu verbessern, in denen besonders hohe Vorvakuumdrücke, hohe Einlassdrücke oder hohe Gaslasten auftreten, und den Leistungsverbrauch von Vakuumpumpen in diesen Arbeitsbereichen zu verringern.Vacuum pumps are used in different technical processes in order to create a vacuum necessary for the respective process. Side channel pump stages serve in particular to improve the pump behavior in work areas of the vacuum pump, in which particularly high backing pressures, high inlet pressures or high gas loads occur, and to reduce the power consumption of vacuum pumps in these work areas.
Eine Seitenkanalpumpstufe, die auch als regenerative Pumpstufe bezeichnet wird, verwirklicht ein Pumpprinzip, welches für die Verwendung mit höheren Gasdrücken optimiert ist und insbesondere auch im laminaren Strömungsbereich einen energieeffizienten Pumpbetrieb ermöglicht, das heißt in dem oberhalb des molekularen Strömungsbereichs gelegenen Druckbereich. Demzufolge werden mit einer beispielsweise stromabwärts einer molekularen Pumpstufe angeordneten Seitenkanalpumpstufe der erreichbare Ausstoßdruck und die erreichbare Saugleistung der Vakuumpumpe erhöht und gleichzeitig der Leistungsverbrauch der Vakuumpumpe gering gehalten.A side channel pump stage, which is also referred to as a regenerative pump stage, implements a pump principle which is optimized for use with higher gas pressures and, in particular, also enables energy-efficient pump operation in the laminar flow range, that is to say in the pressure range above the molecular flow range. Accordingly, the achievable discharge pressure and the achievable suction power of the vacuum pump are increased with a side channel pumping stage arranged downstream, for example, of a molecular pump stage, and at the same time the power consumption of the vacuum pump is kept low.
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vakuumpumpe der eingangs genannten Art anzugeben, mit der das zuvor erwähnte Problem beseitigt, das heißt ein höheres Saugvermögen zumindest im Wesentlichen ohne Beeinträchtigung der Kompression erreicht wird.The invention is based on the object of specifying a vacuum pump of the type mentioned at the outset with which the aforementioned problem is eliminated, that is to say a higher pumping speed is achieved at least essentially without impairing the compression.
Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung durch eine Vakuumpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung durch eine Vakuumpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vakuumpumpen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved according to a first aspect of the invention by a vacuum pump with the features of
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung umfasst die Vakuumpumpe wenigstens eine Seitenkanalpumpe, die zu einer Rotorachse konzentrische Ringkanäle und in die Ringkanäle eintauchende, insbesondere schaufelartige Rotorelemente umfasst, wobei die Seitenkanalpumpstufe zumindest zwei mit jeweils einem getrennten Einlass versehene erste Ringkanäle aufweist, die in unterschiedlichen zur Rotorachse senkrechten Ebenen angeordnet und mit einem gemeinsamen Auslass versehen sind.According to the first aspect of the invention, the vacuum pump comprises at least one side channel pump, which comprises ring channels concentric to a rotor axis and, in particular, blade-like rotor elements immersed in the ring channels, the side channel pump stage having at least two first ring channels, each with a separate inlet, which are different from the rotor axis vertical levels are arranged and provided with a common outlet.
Aufgrund dieser Ausbildung wird auf einfache Weise unter Aufrechterhaltung eines kompakten Aufbaus ohne wesentliche Beeinträchtigung der Kompression ein höheres Saugvermögen erreicht. Dies wird dadurch erreicht, dass die Seitenkanalpumpstufe ein zu förderndes Gas zumindest abschnittsweise im funktionalen Sinn parallel fördert, d.h. die Ringkanäle laufen sozusagen nebeneinander. Dagegen ist im Stand der Technik eine kontinuierliche, also in Serie geschaltete Förderung vorgesehen, d.h. die Ringkanäle sind sozusagen hintereinander angeordnet. Dies gilt auch für den weiteren Aspekt der Erfindung.Due to this design, a higher pumping speed is achieved in a simple manner while maintaining a compact structure without significantly affecting the compression. This is achieved in that the side channel pumping stage conveys a gas to be pumped in parallel at least in sections in the functional sense, i.e. the ring channels run side by side, so to speak. On the other hand, the prior art provides for continuous, i.e. series-connected conveying, i.e. the ring channels are arranged one after the other, so to speak. This also applies to the further aspect of the invention.
Um ein paralleles Pumpen zu ermöglichen, umfasst die Seitenkanalpumpstufe oder regenerative Pumpstufe zumindest zwei Ringkanäle (Seitenkanäle), die jeweils nur einen separaten Einlass aufweisen, so dass die beiden Einlässe voneinander getrennt sind und das zu fördernde Gas zum Teil in dem einen und zum Teil in dem anderen Ringkanal gefördert wird. Die innerhalb der Ringkanäle umlaufenden schaufelartigen Rotorelemente bewirken in diesen Ringkanälen einen Pumpeffekt. Die beiden parallel pumpenden Ringkanäle sind mit nur einem gemeinsamen Auslass versehen. Eine entsprechend ausgeführte Seitenkanalstufe ist insbesondere für eine Integration in eine Turbomolekularpumpe geeignet. Bei der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe kann es sich also insbesondere um eine Turbomolekularpumpe handeln.In order to enable parallel pumping, the side channel pump stage or regenerative pump stage comprises at least two ring channels (side channels), each of which has only a separate inlet, so that the two inlets are separated from one another and the gas to be pumped is partly in one and partly in the other ring channel is promoted. The blade-like rotor elements circulating within the ring channels cause a pump effect in these ring channels. The two ring channels pumping in parallel have only one common outlet. A correspondingly designed side channel stage is particularly suitable for integration into a turbomolecular pump. The vacuum pump according to the invention can therefore in particular be a turbomolecular pump.
Den ersten Ringkanälen sind bevorzugt getrennte, jeweils nur in einen der beiden ersten Ringkanäle eintauchende Rotorelemente zugeordnet.The first ring channels are preferably assigned separate rotor elements, each immersed only in one of the two first ring channels.
Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe können den ersten Ringkanälen jedoch auch gemeinsame Rotorelemente zugeordnet sein, die jeweils sowohl in den einen als auch in den anderen ersten Ringkanal eintauchen.According to an alternative advantageous embodiment of the vacuum pump according to the invention, however, common rotor elements can also be assigned to the first ring channels, each of which is immersed both in one and in the other first ring channel.
Die ersten Ringkanäle können in einem gleichen radialen Abstand zur Rotorachse angeordnet sein oder auch einen unterschiedlichen radialen Abstand zur Rotorachse aufweisen.The first ring channels can be arranged at the same radial distance from the rotor axis or can have a different radial distance from the rotor axis.
Gemäß dem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Vakuumpumpe wenigstens eine Seitenkanalpumpstufe, die zu einer Rotorachse konzentrische Ringe und in die Ringkanäle eintauchende, insbesondere schaufelartige Rotorelemente umfasst, wobei in diesem Fall die Seitenkanalpumpstufe zumindest zwei mit jeweils einem getrennten Einlass versehene Ringkanäle aufweist, die in einer gleichen zur Rotorachse senkrechten Ebene angeordnet und mit einem gemeinsamen Auslass versehen sind.According to the further aspect of the invention, the vacuum pump comprises at least one Side channel pump stage, which comprises rings concentric to a rotor axis and, in particular, vane-like rotor elements immersed in the ring channels, in which case the side channel pump stage has at least two ring channels each provided with a separate inlet, which are arranged in a same plane perpendicular to the rotor axis and with a common outlet are provided.
Dabei sind die beiden ersten Ringkanäle bevorzugt in einem radialen Abstand zueinander angeordnet.The first two ring channels are preferably arranged at a radial distance from one another.
Es sind unterschiedliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vakuumpumpen gemäß dem ersten und dem zweiten Aspekt denkbar.Different embodiments of the vacuum pumps according to the invention are conceivable according to the first and the second aspect.
So kann der gemeinsame Auslass der ersten Ringkanäle das zu fördernde Gas insbesondere gegen Atmosphäre ausstoßen oder an eine Vorpumpe übergeben. Eine alternative zweckmäßige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vakuumpumpen zeichnet sich dadurch aus, dass der gemeinsame Auslass der ersten Ringkanäle das zu fördernde Gas in wenigstens einen weiteren Ringkanal der Seitenkanalpumpstufe übergibt. In diesem weiteren Ringkanal kann das zu fördernde Gas weiter verdichtet werden und dann insbesondere gegen Atmosphäre ausgestoßen oder an eine Vorpumpe übergeben werden.For example, the common outlet of the first ring channels can expel the gas to be conveyed, in particular against the atmosphere, or transfer it to a backing pump. An alternative expedient embodiment of the vacuum pumps according to the invention is characterized in that the common outlet of the first ring channels transfers the gas to be pumped into at least one further ring channel of the side channel pump stage. The gas to be pumped can be further compressed in this further ring channel and then in particular expelled to the atmosphere or transferred to a backing pump.
Der weitere Ringkanal kann insbesondere einen geringeren radialen Abstand zur Rotorachse besitzen als die ersten Ringkanäle.The further ring channel can in particular have a smaller radial distance from the rotor axis than the first ring channels.
Bevorzugt ist der weitere Ringkanal in derselben zur Rotorachse senkrechten Ebene angeordnet wie zumindest der in Gasströmungsrichtung betrachtet unmittelbar vorhergehende erste Ringkanal.The further ring channel is preferably arranged in the same plane perpendicular to the rotor axis as at least the first ring channel immediately preceding in the gas flow direction.
Gemäß einer alternativen zweckmäßigen Ausführungsform ist der weitere Ringkanal in einer anderen zur Rotorachse senkrechten Ebene angeordnet als die ersten Ringkanäle, wobei die ersten Ringkanäle in gleichen oder in unterschiedlichen zur Rotorachse senkrechten Ebenen angeordnet sein können.According to an alternative expedient embodiment, the further ring channel is arranged in a different plane perpendicular to the rotor axis than the first ring channels, wherein the first ring channels can be arranged in the same or in different planes perpendicular to the rotor axis.
Wie bereits erwähnt, kann der weitere Ringkanal das zu fördernde Gas insbesondere gegen Atmosphäre ausstoßen oder an eine Vorpumpe übergeben.As already mentioned, the further ring channel can in particular expel the gas to be delivered against the atmosphere or transfer it to a backing pump.
Gemäß einer zweckmäßigen praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vakuumpumpen sind die Rotorelemente von einer Rotornabe einer um die Rotorachse rotierenden Rotorwelle oder von einem mit der Rotornabe bzw. Rotorwelle rotierenden Rotorelementträger getragen oder an der Rotornabe bzw. dem Rotorelementträger ausgebildet. Der Träger oder die Nabe kann scheibenförmig ausgebildet sein und eine sich in einer zur Rotorachse senkrechten Ebene erstreckende Rotorscheibe bilden. Die Rotorelemente können von dem Träger oder von der Nabe abstehen und sich insbesondere axial, d.h. parallel zur Rotorachse erstrecken.According to an expedient practical embodiment of the vacuum pumps according to the invention, the rotor elements are carried by a rotor hub of a rotor shaft rotating about the rotor axis or by a rotor element carrier rotating with the rotor hub or rotor shaft or are formed on the rotor hub or the rotor element carrier. The carrier or the hub can be disc-shaped and form a rotor disc extending in a plane perpendicular to the rotor axis. The rotor elements can protrude from the carrier or from the hub and in particular axially, i.e. extend parallel to the rotor axis.
Dabei ist zwischen der Rotornabe bzw. dem Rotorelementträger und der Begrenzung eines jeweiligen Ringkanals bevorzugt jeweils eine Spaltdichtung vorgesehen.In this case, a gap seal is preferably provided between the rotor hub or the rotor element carrier and the boundary of a respective ring channel.
Bevorzugt sind die erfindungsgemäßen Vakuumpumpen jeweils als Turbomolekularpumpe ausgeführt, die zumindest eine der Seitenkanalpumpstufe vorgeschaltete Turbomolekularpumpstufe umfasst.The vacuum pumps according to the invention are preferably each designed as a turbomolecular pump which comprises at least one turbomolecular pump stage upstream of the side channel pump stage.
Die Vakuumpumpe bzw. Turbomolekularpumpe kann insbesondere auch wenigstens eine zwischen die zumindest eine Turbomolekularpumpstufe und die Seitenkanalpumpstufe geschaltete molekulare Pumpstufe umfassen.The vacuum pump or turbomolecular pump can in particular also comprise at least one molecular pump stage connected between the at least one turbomolecular pump stage and the side channel pump stage.
Die molekulare Pumpstufe kann insbesondere eine Holweck- oder Siegbahnstufe umfassen.The molecular pump stage can in particular comprise a Holweck or Siegbahn stage.
Die schaufelartigen Rotorelemente können gegebenenfalls an Rotororganen einer molekularen Pumpstufe angeordnet oder einstückig an diese angeformt sein. The blade-like rotor elements can optionally be arranged on rotor organs of a molecular pump stage or can be integrally formed on them.
Allgemein können die Rotorelemente in Form von separaten Komponenten vorgesehen oder einstückig mit einem gemeinsamen, wie auch immer ausgestalteten Träger ausgebildet sein. Ein solcher Träger kann mit einer anderen Komponente der Vakuumpumpe, z.B. einem Rotororgan, verbunden oder von dieser Komponente gebildet sein.In general, the rotor elements can be provided in the form of separate components or can be formed in one piece with a common, however configured carrier. Such a carrier can be combined with another component of the vacuum pump, e.g. a rotor member, connected or formed by this component.
So können beispielsweise ein oder mehrere schaufelartige Rotorelemente am freien, insbesondere bezogen auf die Vakuumpumpe auslassseitigen Ende einer Holweck-Hülse angeordnet bzw. angeformt sein. Dadurch lässt sich die Seitenkanalpumpstufe einfach in Pumprichtung hinter der Holweckpumpustufe anordnen, weil eine zusätzliche komplizierte Führung des Gases vermieden wird. Die Vakuumpumpe wird dadurch konstruktiv vereinfacht.For example, one or more blade-like rotor elements can be arranged or formed on the free end of a Holweck sleeve, in particular with respect to the vacuum pump on the outlet side. As a result, the side channel pump stage can be easily arranged behind the Holweck pump stage in the pumping direction, because an additional complicated guidance of the gas is avoided. This simplifies the design of the vacuum pump.
Bei in gleichen Ebenen angeordneten ersten Ringkanälen können die Rotorelemente z.B. gegenüberliegend innen und außen an der Holweck-Hülse angeordnet oder angeformt sein und die ersten Ringkanäle bezogen auf die Holweck-Hülse gegenüberliegend verlaufen. Bei in unterschiedlichen Ebenen angeordneten Ringkanälen können die Rotorelemente z.B. gemeinsam an der Außenseite, gemeinsam an der Innenseite, oder aber auch für die zwei ersten Ringkanäle getrennt an der Außenseite und an der Innenseite angeordnet oder angeformt sein. Entsprechend können die ersten Ringkanäle innen, außen oder jeweils innen bzw. außen bezogen auf die Holweck-Hülse angeordnet sein.In the case of first ring channels arranged in the same planes, the rotor elements can, for example, be arranged or formed on the inside and outside of the Holweck sleeve opposite one another and the first ring channels can run opposite one another with respect to the Holweck sleeve. In the case of ring channels arranged in different planes, the rotor elements can, for example, be jointly on the outside, jointly on the inside, or alternatively for the first two ring channels on the outside and on be arranged or molded on the inside. Correspondingly, the first ring channels can be arranged on the inside, outside or in each case on the inside or outside in relation to the Holweck sleeve.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die endseitig an der Holweck-Hülse angeordneten oder angeformten Rotorelemente eine gemeinsame radiale Breite aufweisen, die kleiner ist als ein radialer Spalt für die Rotorelemente. Die Rotorelemente lassen sich dadurch einfach axial in den Spalt und in dahinter angeordnete Ringkanäle einführen, wodurch die Montage der Vakuumpumpe erheblich vereinfacht wird. Allgemein kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass die Rotorelemente in radialer Richtung nicht über die Holweck-Hülse oder über einen axial an den Bereich der Rotorelemente angrenzenden Bereich der Holweck-Hülse oder über eine gedachte axiale Verlängerung der Holweck-Hülse hinaus vorstehen.Alternatively or additionally, it can be provided that the rotor elements arranged or molded on the end of the Holweck sleeve have a common radial width that is smaller than a radial gap for the rotor elements. As a result, the rotor elements can be easily inserted axially into the gap and into ring channels arranged behind them, which considerably simplifies the assembly of the vacuum pump. In general, it can alternatively or additionally be provided that the rotor elements do not protrude in the radial direction beyond the Holweck sleeve or beyond an area of the Holweck sleeve axially adjacent to the area of the rotor elements or beyond an imaginary axial extension of the Holweck sleeve.
In einem Ausführungsbeispiel können die Rotorelemente von stehengebliebenem Material nach Materialwegnahme am freien Ende der Holweck-Hülse oder im Bereich des freien Endes der Holweck-Hülse gebildet sein.In one embodiment, the rotor elements can be formed from material that has stopped after the material has been removed at the free end of the Holweck sleeve or in the region of the free end of the Holweck sleeve.
Die schaufelartigen Rotorelemente können beispielsweise auch auf ringförmigen Erhöhungen einer Rotornabe vorgesehen sein, wobei die entsprechenden Ringkanäle, in denen die schaufelartigen Rotorelemente umlaufen, um die schaufelartigen Rotorelemente herum vorgesehen sind.The blade-like rotor elements can, for example, also be provided on ring-shaped elevations of a rotor hub, the corresponding ring channels, in which the blade-like rotor elements circulate, being provided around the blade-like rotor elements.
Die Ringkanäle können zumindest teilweise zwei Seitenwände und einen Kanalboden aufweisen, wobei wenigstens eine Seitenwand des Ringkanals gekrümmt ausgebildet ist. Dabei kann die Krümmung der wenigstens einen Seitenwand beispielsweise konkav ausgebildet sein. Es ist insbesondere auch eine axialsymmetrische Ausbildung des Ringkanals zu einer Mittelebene des Rotors denkbar. Die Krümmung der wenigstens einen Seitenwand kann im Querschnitt jeweils halbkreisförmig ausgebildet sein. Denkbar sind insbesondere auch solche Ausführungen, bei denen die schaufelartigen Rotorelemente im Querschnitt V-förmig ausgebildet sind.The ring channels can at least partially have two side walls and a channel bottom, at least one side wall of the ring channel being curved. The curvature of the at least one side wall can be concave, for example. In particular, an axially symmetrical configuration of the ring channel to a central plane of the rotor is also conceivable. The curvature of the at least one side wall can each be semicircular in cross section. In particular, such constructions are also conceivable in which the blade-like rotor elements are V-shaped in cross section.
Von Vorteil ist auch, wenn eine Schaufelhöhe der schaufelartigen Rotorelemente 60 % bis 100 % der Breite einer zugeordneten Rotorscheibe beträgt.It is also advantageous if a blade height of the blade-like rotor elements is 60% to 100% of the width of an assigned rotor disk.
Der Seitenkanalradius kann insbesondere im Bereich von 80 % und 120 % der Rotorscheibenbreite liegen.The side channel radius can be in particular in the range of 80% and 120% of the rotor disk width.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe besitzt der Kanalboden eine Breite in einem Bereich zwischen 20 % und 120 % der Rotorscheibenbreite.According to a further expedient embodiment of the vacuum pump according to the invention, the channel base has a width in a range between 20% and 120% of the rotor disk width.
Der Schaufelabstand der Rotorschaufeln kann vorteilhafterweise in einem Bereich zwischen 50 % bis 100 % der Rotorscheibenbreite liegen. Dabei ist der Schaufelabstand bevorzugt kleiner als 55 % der Rotorscheibenbreite bei einer Seitenkanalfläche, die kleiner als das 2,5-fache der Schaufelfläche ist.The blade spacing of the rotor blades can advantageously be in a range between 50% to 100% of the rotor disk width. The blade spacing is preferably less than 55% of the rotor disk width with a side channel area that is less than 2.5 times the blade area.
Alternativ kann der Schaufelabstand beispielsweise auch größer als 85 % der Rotorscheibenbreite sein, und zwar bei einer Seitenkanalfläche, die größer als das 5-fache der Schaufelfläche ist.Alternatively, the blade spacing can, for example, also be greater than 85% of the rotor disk width, specifically with a side channel area that is greater than 5 times the blade area.
Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn die schaufelartigen Rotorelemente erste und zweite Teilschaufeln aufweisen, wie dies in der
Ein jeweiliges Laufrad kann beispielsweise auch eine zweite Schaufel aufweisen, wobei zwischen den Schaufeln beispielsweise ein Mittelsteg in Richtung des Umfangs des Laufrades angeordnet ist, dessen Höhe wenigstens abschnittsweise geringer als die Höhe der Schaufeln ist. Dabei kann wenigstens eine Teilschaufel eine in Bezug zur Drehrichtung nacheilende Rückseite aufweisen, die sich über die Mitte des Randes des Laufrades erstreckt. Es kann auch wenigstens eine Schaufel an ihrer Rückseite eine Fase aufweisen. Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn die erste und zweite Teilschaufel in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.A respective impeller can, for example, also have a second blade, wherein, for example, a central web is arranged between the blades in the direction of the circumference of the impeller, the height of which is at least partially less than the height of the blades. In this case, at least one partial blade can have a rear side lagging in relation to the direction of rotation, which extends over the center of the edge of the impeller. At least one blade can also have a bevel on its rear side. It is also particularly advantageous if the first and second partial blades are arranged offset to one another in the circumferential direction.
Die schaufelartigen Rotorelemente können insbesondere auch Schaufeln umfassen, die jeweils eine in Bewegungsrichtung nacheilende Rückseite mit einer Außenkante aufweisen, die mit einer Fase versehen ist, wie dies in der
Dabei kann die Rückseite und die Fase jeweils eine ebene Fläche umfassen. Die Schaufel kann zwei Schaufelabschnitte mit jeweils einer Abschnittsrückseite umfassen, und wenigstens ein Schaufelabschnitt kann beispielsweise einen Winkel von weniger als 90° mit der Bewegungsrichtung bilden. Das Laufrad kann auch eine zweite Schaufel umfassen, wobei zwischen Schaufel und zweiter Schaufel ein Mittelsteg vorgesehen ist. Es sind beispielsweise auch solche Ausführungen denkbar, bei denen die Schaufel zwei Schaufelabschnitte umfasst, die in Bewegungsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Die Abschnittsrückseiten der Schaufelabschnitte können sich bis über eine Mitte des Laufrades erstrecken. Der Mittelsteg zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schaufeln kann wenigstens abschnittsweise eine Mittelsteghöhe aufweisen, die geringer ist als eine Schaufelhöhe. Die Schaufel kann in radialer Richtung insbesondere am Rand des Laufrades angeordnet sein.The back and the chamfer can each include a flat surface. The blade can comprise two blade sections, each with a rear section, and at least one blade section can form, for example, an angle of less than 90 ° with the direction of movement. The impeller can also comprise a second blade, a central web being provided between the blade and the second blade. For example, designs are also conceivable in which the blade comprises two blade sections which are arranged offset to one another in the direction of movement. The section backs of the blade sections can extend over a center of the impeller. The middle web between two successive blades can at least sectionally have a central web height that is less than a blade height. The blade can be arranged in the radial direction, in particular on the edge of the impeller.
Umfasst die Vakuumpumpe wenigstens eine Turbomolekularpumpstufe, wenigstens eine molekulare Pumpstufe und wenigstens eine Seitenkanalpumpstufe oder regenerative Pumpstufe, so kann der Turbomolekularpumpstufe, der molekularen Pumpstufe und der Seitenkanalpumpstufe oder regenerativen Pumpstufe ein gemeinsamer Antrieb zugeordnet sein. Die betreffende Vakuumpumpe bzw. Turbomolekularpumpe kann in diesem Fall also mit nur einem Antrieb und nur einer Antriebswelle ausgeführt sein.If the vacuum pump comprises at least one turbomolecular pump stage, at least one molecular pump stage and at least one side channel pump stage or regenerative pump stage, a common drive can be assigned to the turbomolecular pump stage, the molecular pump stage and the side channel pump stage or regenerative pump stage. In this case, the vacuum pump or turbomolecular pump in question can be designed with only one drive and only one drive shaft.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Turbomolekularpumpe des Standes der Technik, -
2 eine Ansicht der Unterseite derTurbomolekularpumpe von 1 , -
3 einen Querschnitt der Turbomolekularpumpe längs der in2 gezeigten SchnittlinieA-A , -
4 eine Querschnittsansicht der Turbomolekularpumpe längs der in2 gezeigten SchnittlinieB-B , -
5 eine Querschnittsansicht der Turbomolekularpumpe längs der in2 gezeigten SchnittlinieC-C , -
6 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Turbomolekularpumpe. -
7 eine Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Turbomolekularpumpe. -
8 eine schematische Draufsicht einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpe, wobei die beiden ersten Ringkanäle einen unterschiedlichen radialen Abstand zur Rotorachse aufweisen, -
9 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe mit in unterschiedlichen zur Rotorachse senkrechten Ebenen angeordneten ersten Ringkanälen, -
10 eine schematische Teildarstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe mit in unterschiedlichen zur Rotorachse senkrechten Ebenen angeordneten ersten Ringkanälen, -
11 eine schematische Teildarstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe mit in der gleichen zur Rotorachse senkrechten Ebene angeordneten ersten Ringkanälen, -
12 einen Teilquerschnitt durch einen beispielhaften ersten Ringkanal der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe, -
13 einen beispielhaften Querschnitt eines ersten Ringkanals der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe, -
14 einen weiteren beispielhaften Querschnitt eines ersten Ringkanals der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe, und -
15 einen weiteren beispielhaften Querschnitt eines ersten Ringkanals der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe.
-
1 1 shows a perspective view of a turbomolecular pump of the prior art, -
2nd a bottom view of the turbomolecular pump of FIG1 , -
3rd a cross section of the turbomolecular pump along the in2nd shown cutting lineAA , -
4th a cross-sectional view of the turbomolecular pump along the in2nd shown cutting lineBB , -
5 a cross-sectional view of the turbomolecular pump along the in2nd shown cutting lineCC , -
6 a sectional view of a turbomolecular pump according to the invention. -
7 a sectional view of an alternative embodiment of a turbomolecular pump according to the invention. -
8th 2 shows a schematic top view of an exemplary embodiment of a vacuum pump according to the invention, the two first ring channels being at a different radial distance from the rotor axis, -
9 1 shows a schematic representation of a further exemplary embodiment of the vacuum pump according to the invention with first ring channels arranged in different planes perpendicular to the rotor axis, -
10th 2 shows a schematic partial illustration of a further exemplary embodiment of the vacuum pump according to the invention with first ring channels arranged in different planes perpendicular to the rotor axis, -
11 2 shows a schematic partial illustration of a further exemplary embodiment of the vacuum pump according to the invention with first ring channels arranged in the same plane perpendicular to the rotor axis, -
12 2 shows a partial cross section through an exemplary first ring channel of the vacuum pump according to the invention, -
13 an exemplary cross section of a first ring channel of the vacuum pump according to the invention, -
14 another exemplary cross section of a first ring channel of the vacuum pump according to the invention, and -
15 another exemplary cross section of a first ring channel of the vacuum pump according to the invention.
Die in
Der Einlassflansch
Am Gehäuse
Die untere Seite
An der Unterseite
An der Unterseite
In den
Wie die Schnittdarstellungen der
In dem Gehäuse
Die Turbomolekularpumpe
Die Vakuumpumpe umfasst außerdem in radialer Richtung ineinander angeordnete und pumpwirksam miteinander in Serie geschaltete Holweck-Pumpstufen. Der Rotor der Holweck-Pumpstufen umfasst eine an der Rotorwelle
Die pumpaktiven Oberflächen der Holweck-Pumpstufen sind durch die Mantelflächen, also durch die radialen Innen- und/oder Außenflächen, der Holweck-Rotorhülsen
Am unteren Ende der Holweck-Rotorhülse
Die vorstehend genannten pumpaktiven Oberflächen der Holweck-Statorhülsen
Zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle
Im Bereich des Wälzlagers
Im Betrieb der Vakuumpumpe
Das Permanentmagnetlager
Innerhalb des Magnetlagers ist ein Not- bzw. Fanglager
Die Vakuumpumpe
Der Motorstator
Zwischen der Rotornabe
Die in
Die ersten Ringkanäle
Die Seitenkanalpumpstufe
Bei der Ausführungsform gemäß
Die schaufelartigen Rotorelemente
Der gemeinsame Auslass
Zwischen der Rotornabe
Die Vakuumpumpe
Die molekulare Pumpstufe umfasst bevorzugt wenigstens eine Holweck- oder Siegbahnstufe.The molecular pump stage preferably comprises at least one Holweck or Siegbahn stage.
Die Anordnung von Rotorelementen
Entsprechend ist es möglich, die Anordnung von Rotorelementen
Wie in
Durch die gekrümmt ausgebildeten Seitenwände
Durch diese Maßnahmen werden die vakuumtechnischen Eigenschaften der Pumpe erheblich verbessert.These measures significantly improve the vacuum properties of the pump.
Verbesserungen der vakuumtechnischen Daten werden insbesondere auch durch eine optimierte Einstellung des Seitenkanalradius
Das Maß
Δ bezeichnet den Axialspalt zwischen Rotor und Statorscheibe. Der Axialspalt Δ kann insbesondere in einem Bereich 0,01 mm bis 0,5 mm liegen. Kleine Axialspalte sind an der Ausstoßseite und große Axialspalte an der Ansaugseite sinnvoll. Wenn auf der Axialfläche zwischen Rotor und Statorscheiben eine Labyrinthdichtung verwendet wird, kann der Axialspalt insbesondere mehr als 0,5 mm betragen. Δ denotes the axial gap between the rotor and the stator disk. The axial gap Δ can be in particular in a range from 0.01 mm to 0.5 mm. Small axial gaps on the exhaust side and large axial gaps on the intake side make sense. If a labyrinth seal is used on the axial surface between the rotor and stator disks, the axial gap can in particular be more than 0.5 mm.
Die Richtwerte für die Axialspalte können folgendermaßen gewählt sein (ρ2= Auslassdruck):
Die
Dabei ist in
Gemäß
Gemäß
Anders als in der Ausführungsform der
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 1010th
- VakuumpumpeVacuum pump
- 1212
- SeitenkanalpumpeSide channel pump
- 1414
- RotorwelleRotor shaft
- 1616
- RotorachseRotor axis
- 1818th
- erster Ringkanalfirst ring channel
- 2020th
- erster Ringkanalfirst ring channel
- 2222
- schaufelartiges Rotorelementblade-like rotor element
- 2424th
- Einlassinlet
- 2626
- AuslassOutlet
- 2828
- AbstreiferWipers
- 3030th
- RotornabeRotor hub
- 3232
- KanalbodenCanal floor
- 3434
- SeitenwandSide wall
- 3636
- SeitenwandSide wall
- 3838
- Rotorrotor
- 4040
- SchaufelgrundSchaufelgrund
- 4242
- BegrenzungsflächeBoundary surface
- 111111
- TurbomolekularpumpeTurbomolecular pump
- 113113
- EinlassflanschInlet flange
- 115115
- PumpeneinlassPump inlet
- 117117
- PumpenauslassPump outlet
- 119119
- Gehäusecasing
- 121121
- UnterteilLower part
- 123123
- ElektronikgehäuseElectronics housing
- 125125
- ElektromotorElectric motor
- 127127
- ZubehöranschlussAccessory connector
- 129129
- DatenschnittstelleData interface
- 131131
- StromversorgungsanschlussPower connector
- 133133
- FluteinlassFlood inlet
- 135135
- SperrgasanschlussSealing gas connection
- 137137
- MotorraumEngine compartment
- 139139
- KühlmittelanschlussCoolant connection
- 141141
- Unterseitebottom
- 143143
- Schraubescrew
- 145145
- LagerdeckelBearing cap
- 147147
- BefestigungsbohrungMounting hole
- 148148
- KühlmittelleitungCoolant line
- 149149
- Rotorrotor
- 151151
- RotorachseRotor axis
- 153153
- RotorwelleRotor shaft
- 155155
- RotorscheibeRotor disc
- 157157
- StatorscheibeStator disc
- 159159
- AbstandsringSpacer ring
- 161161
- RotornabeRotor hub
- 163163
- Holweck-RotorhülseHolweck rotor sleeve
- 165165
- Holweck-RotorhülseHolweck rotor sleeve
- 167167
- Holweck-StatorhülseHolweck stator sleeve
- 169169
- Holweck-StatorhülseHolweck stator sleeve
- 171171
- Holweck-SpaltHolweck gap
- 173173
- Holweck-SpaltHolweck gap
- 175175
- Holweck-SpaltHolweck gap
- 179179
- VerbindungskanalConnecting channel
- 181181
- Wälzlagerroller bearing
- 183183
- PermanentmagnetlagerPermanent magnet bearings
- 185185
- SpritzmutterSpray nut
- 187187
- Scheibedisc
- 189189
- Einsatzcommitment
- 191191
- rotorseitige Lagerhälftehalf of the bearing on the rotor side
- 193193
- statorseitige Lagerhälftestator side bearing half
- 195195
- RingmagnetRing magnet
- 197197
- RingmagnetRing magnet
- 199199
- LagerspaltBearing gap
- 201201
- TrägerabschnittBeam section
- 203203
- TrägerabschnittBeam section
- 205205
- radiale Streberadial strut
- 207207
- DeckelelementCover element
- 209209
- StützringSupport ring
- 211211
- BefestigungsringMounting ring
- 213213
- TellerfederBelleville spring
- 215215
- Not- bzw. FanglagerEmergency or catch camp
- 217217
- MotorstatorMotor stator
- 219219
- ZwischenraumSpace
- 221221
- WandungWall
- 223223
- LabyrinthdichtungLabyrinth seal
Claims (24)
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DE102014112301.8 | 2014-08-27 | ||
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DE102015113821A1 DE102015113821A1 (en) | 2016-03-03 |
DE102015113821B4 true DE102015113821B4 (en) | 2020-06-04 |
Family
ID=55312339
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102015113821.2A Active DE102015113821B4 (en) | 2014-08-27 | 2015-08-20 | Vacuum pump |
Country Status (1)
Country | Link |
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EP3623634B1 (en) * | 2019-08-13 | 2022-04-06 | Pfeiffer Vacuum Gmbh | Vacuum pump comprising a holweck pump stage and two side channel pump stages |
Citations (3)
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---|---|---|---|---|
EP1520107B1 (en) | 2002-07-05 | 2010-05-19 | Edwards Limited | A regenerative fluid pump and stator for the same |
DE102009021642A1 (en) | 2009-05-16 | 2010-11-18 | Pfeiffer Vacuum Gmbh | vacuum pump |
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-
2015
- 2015-08-20 DE DE102015113821.2A patent/DE102015113821B4/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102009021642A1 (en) | 2009-05-16 | 2010-11-18 | Pfeiffer Vacuum Gmbh | vacuum pump |
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Also Published As
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |