DE10210404A1

DE10210404A1 - Verfahren zur Herstellung des Rotors einer Reibungsvakuumpumpe sowie nach diesem Verfahren hergestellter Rotor

Info

Publication number: DE10210404A1
Application number: DE10210404A
Authority: DE
Inventors: Christian Beyer; Heinz Englaender; Peter Klingner; Martin Laerbusch
Original assignee: Leybold Vakuum GmbH
Current assignee: Leybold GmbH
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2003-09-18
Also published as: TW200303803A; EP1483507A1; JP2005519236A; WO2003076809A1; US20050220606A1; AU2003218990A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines einstückigen Rotors (1) für eine Reibungsvakuumpumpe (21), die zumindest abschnittsweise als Turbomolekularvakuumpumpe mit Rotorschaufeln (5) und Statorschaufeln (9) ausgebildet ist, wobei der Rotor (1) eine Nabe (2) aufweist, die auf ihrer Umfangsfläche die Pumpstrukturen trägt; die rotorseitigen Pumpstrukturen bestehen zumindest abschnittsweise aus in Reihen (4) angeordneten Schaufeln (5), welche durch spanabhebende Operationen aus der Oberfläche eines Rohlings ausgebildet werden; zu den spanabhebenden Operationen gehört die Herstellung von radialen Umfangsnuten (3), in die im montierten Zustand der Pumpe Statorschaufelreihen (9) eingreifen; zur Vereinfachung der Bearbeitung des Rotors (1) wird vorgeschlagen, dass eine weitere spanabhebende Operation darin besteht, dass die Außenfläche des Rohlings mit einer oder mehreren Gewindenuten (13) versehen wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung des Rotors einer Reibungsvakuumpumpe nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf einen nach diesem Verfahren hergestellten Rotor.

Es ist bekannt, die einzelnen Flügel des Rotors einer Turbomolekularvakuumpumpe dadurch herzustellen, dass die Außenfläche eines zylindrischen Rohlings (vorzugsweise aus Aluminium) derart mit radialen Umfangsnuten und axial gerichteten Nuten versehen wird, dass Schaufeln entstehen, die in zur Drehachse senkrecht liegenden Ebenen liegen. Um pumpwirksame Schaufeln zu erhalten, muß jede der Vielzahl der Schaufeln anschließend geschränkt werden. In der Regel sollen die Schaufeln je nach ihrem Abstand vom Einlass unterschiedliche Anstellwinkel/Schränkwinkel haben. Weitere Variationen der Flügelprofile lässt das bekannte Herstellungsverfahren nicht zu.

Bekannt ist weiterhin, die Schaufeln derart durch Fräsen aus der Oberfläche eines Rohlings heraus zu arbeiten, dass ein anschließendes Schränken nicht mehr erforderlich ist. Dieses Herstellungsprocedere ist mit langen Bearbeitungszeiten verbunden, zumal es wünschenswert ist, dass die Schaufeln unterschiedlicher Schaufelreihen unterschiedliche Flügelprofile und/oder Anstellwinkel haben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die bisher benötigten Bearbeitungszeiten und damit die Kosten der Herstellung von Rotoren für Reibungsvakuumpumpen zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche gelöst. Die Erfindung erlaubt es in einfacher Weise durch spanabhebende Operationen Schaufelreihen mit unterschiedlichen Anstellwinkeln oder Flügelprofilen auszubilden. Dieses kann dadurch erreicht werden, dass die Steigung der Gewindenuten entsprechend den gewünschten Gegebenheiten variiert wird. Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahren können außerdem die Fräszeiten auf ein Minimum reduziert bzw. das Fräsen vollständig durch Drehoperationen ersetzt werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand von in den Fig. 1 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden.

Es zeigen
Fig. 1 bis 4 stark schematisierte Rotoren, hergestellt nach der Erfindung, wobei die Rotoren nach den Fig. 1 und 2 im halbfertigen Zustand dargestellt sind,
Fig. 5 bis 7 detaillierter dargestellte Rotoren, hergestellt nach der Erfindung, wobei der Rotor nach Fig. 5 im halbfertigen Zustand dargestellt ist, sowie
Fig. 8 und 9 Teilschnitte durch Reibungsvakuumpumpen mit Rotoren, hergestellt nach der Erfindung.
In allen Figuren sind der Rotor jeweils mit 1 und seine Nabe mit 2 bezeichnet. Bei fertigen Rotoren trägt zumindest ein Abschnitt der Nabe 2 durch Umfangsnuten 3 getrennte Schaufelreihen 4, wobei die einzelnen Schaufeln jeweils mit 5 bezeichnet sind. Im montierten Zustand (Fig. 7 und 8) greifen Statorschaufelreihen 9 in die Umfangsnuten 3 ein. Die Drehung des Rotors 1 bewirkt die gewünschte Förderung von Gasen von der Saugseite 11 zur Druckseite 12 des Rotors 1.
Die Fig. 1 bis 3 lassen erkennen, wie ein Rotor 1 nach der Erfindung hergestellt werden kann. Zunächst wird ein z. B. zylindrischer Rohling entweder mit Gewindenuten 13 (Fig. 1) oder mit radialen Umfangsnuten 3 (Fig. 2) versehen. Nach diesem Schritt entsteht jeweils die Nabe 2 der Rotoren 1. Die Nabe 2 nach Fig. 1 trägt ein oder mehrere Gewindestege 14, die Nabe 2 nach Fig. 2 trägt sich über den Umfang erstreckende Radialstege 15. Danach wird der Rotor 1 nach Fig. 1 mit den Umfangsnuten 3 und der Rotor 1 nach Fig. 2 mit den Gewindenuten 13 versehen. Dadurch entsteht bei beiden Verfahren der Rotor 1 nach Fig. 3. Auf der Nabe 2 verbleiben durch die Umfangsnuten 3 getrennte Schaufelreihen 4. Die Profile (Breite, Länge, Querschnitt) und die Anstellwinkel der Schaufeln 5 einer Schaufelreihe 4 hängen von der Breite und der Tiefe der angrenzenden Nuten 3, 13 sowie von der Steigung der Gewindenuten 13 in Höhe der jeweiligen Schaufelreihe 4 ab.
Fig. 4 zeigt einen Rotor 1, der über seine gesamte Höhe Gewindenuten/-stege 13, 14 aufweist. Nur in seinem oberen Bereich sind zusätzlich radiale Umfangsnuten 3 vorgesehen. Durch diese Maßnahmen entsteht ein einstückiger Rotor 1 für eine Reibungsvakuumpumpe, die abschnittsweise (saugseitig) als Turbomolekularpumpe und (druckseitig) als Molekularpumpe (Holweckpumpe) ausgebildet ist. Fig. 4 lässt schließlich erkennen, dass die Steigung und vor allem auch Steigungsänderungen der Gewindestege 14 beliebig wählbar sind, so dass die Fördereigenschaften exakt den an jeder Stelle des Förderkanals herrschenden Drücken angepasst werden können.
Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen einen Rotor 1, bei dem die Gewindestege 14 über seine gesamte Höhe eine konstante Steigung haben. Fig. 5 zeigt den Rotor 1 in halbfertigem Zustand; er weist nur die Gewindestege 14 bzw. Gewindenuten 13 auf. Die Fig. 6 und 7 zeigen verschiedene Ansichten (Fig. 6 Seitenansicht, Fig. 7 eine Ansicht schräg von unten) des fertigen Rotors 1. Nach der Herstellung der Gewindenuten 13 sind die radialen Umfangsnuten 3 durch Drehen hergestellt worden.
Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch den pumpaktiven Bereich einer Turbomolekularpumpe 21. In die radialen Umfangsnuten 3 des nach der Erfindung hergestellten Rotors 1 greifen Statorschaufeln 9 ein. Der Halterung der Statorschaufeln 9 dient in bekannter Weise ein zylindrischer Stator 22 mit Statorringen und Schaufelringen. Die Tiefe der Umfangsnuten 3 nimmt von der Saugseite 11 zur Druckseite 12 ab. Entsprechendes gilt für die Länge der pumpwirksamen Schaufeln der Schaufelreihen 9. Das Ergebnis ist ein Förderquerschnitt, der von der Saugseite zur Druckseite abnimmt. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es in einfacher Weise, einen Rotor 1 mit den beschriebenen oder auch anderen Fördereigenschaften herzustellen.
Bei der Ausführung nach Fig. 9 ist nur der saugseitige Abschnitt der Pumpe 21 als Turbomolekularpumpe ausgebildet. Der druckseitige Abschnitt ist mit Gewindenuten/- stegen 13, 14 ausgebildet, deren Tiefe/Höhe zur Druckseite abnimmt. Gemeinsam mit der Innenfläche des Stators 22 bildet er eine Holweckpumpe. Angedeutet ist noch eine dritte Pumpstufe 23, die sich an die Holweckpumpstufe des Rotors 1 anschließt. Sie umfasst ein in den Stator 22 eingelassenes Gewinde 24, das mit einem am Rotor 1 befestigten Zylinder 25 eine weitere Holweckpumpstufe bildet.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines einstückigen Rotors (1) für eine Reibungsvakuumpumpe (21), die zumindest abschnittsweise als Turbomolekularvakuumpumpe mit Rotorschaufeln (5) und Statorschaufeln (9) ausgebildet ist, wobei der Rotor (1) eine Nabe (2) aufweist, die auf ihrer Umfangsfläche die Pumpstrukturen trägt; die rotorseitigen Pumpstrukturen bestehen zumindest abschnittsweise aus in Reihen (4) angeordneten Schaufeln (5), welche durch spanabhebende Operationen aus der Oberfläche eines Rohlings ausgebildet werden; zu den spanabhebenden Operationen gehört die Herstellung von radialen Umfangsnuten (3), in die im montierten Zustand der Pumpe Statorschaufelreihen (9) eingreifen, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere spanabhebende Operation darin besteht, dass die Außenfläche des Rohlings mit einer oder mehreren Gewindenuten (13) versehen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die Gewindestruktur durch Fräsen und danach die Umfangsnuten (3) durch Drehen hergestellt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindestruktur und die Umfangsnuten (3) durch Drehen hergestellt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die Umfangsnuten (3) und danach die Gewindestruktur hergestellt werden.

5. Nach einem der Verfahren nach den vorhergehenden Patentansprüchen hergestellter Rotor (1), dadurch gekennzeichnet, dass Gewindenuten (13) und Umfangsnuten (3) Rotorschaufeln (5) bilden.

6. Rotor (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass er über seine gesamte Höhe Gewindenuten (13) und abschnittsweise Umfangsnuten (3) aufweist.

7. Rotor (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Nuten (3, 13) vom saugseitigen Ende (11) des zum druckseitigen Ende 812) des Rotors (1) zumindest abschnittsweise abnimmt.

8. Rotor (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass er auf seinem druckseitigen Ende (12) einen koaxial angeordneten Zylinder (25) trägt.