DE10304990B4

DE10304990B4 - Turbomolekularpumpe

Info

Publication number: DE10304990B4
Application number: DE10304990.8A
Authority: DE
Inventors: Robert Watz; Bernhard Tatzber
Original assignee: Pfeiffer Vacuum GmbH
Current assignee: Pfeiffer Vacuum GmbH
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2016-10-13
Anticipated expiration: 2023-02-08
Also published as: DE10304990A1

Abstract

Turbomolekularpumpe mit Rotor- (10) und Statorscheiben (12), welche abwechselnd hintereinander in einem zylindrischen Gehäuse (1) angeordnet sind und durch ihr Zusammenwirken einen Pumpeffekt erzeugen, wobei die Statorscheiben (12) durch Distanzringe (14) auf Abstand gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzringe (14) mit Übermaß gefertigt sind und an einer Stelle (16) getrennt sind, wobei die Trennungslinie in einem Winkel schräg zur axialen Richtung verläuft, derart, dass bei der Montage durch axialen Druck die Distanzringe (14) gespreizt und so an die innere Gehäusewand (15) angedrückt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Turbomolekularpumpe nach dem Oberbegriff des 1. Schutzanspruches.
Turbomolekularpumpen, mit Rotor- und Statorscheiben, welche abwechselnd hintereinander in einem zylindrischen Gehäuse (1) angeordnet sind, sind bereits im Stand der Technik bekannt.
Die DE 69210758 T2 zeigt zusammengesetzte Teile, die Auflageflächen definieren und zwischen ein Stapel mit einem Abstandshalter angeordnet ist. Solche Stapel werden auch bei der Herstellung von Turbomolekularpumpen verwendet.
Weiter zeigt die DE 3727414 A1 eine Vorrichtung zum Zusammenbauen von zwei Teilen, die einen Haltering aufweist, der eine Radialkraft in eine Axialkraft umwandelt. Die DE 3841499 A1 offenbart eine Spannvorrichtung zur kraftübertragenden Verbindung zweier Bauteile.
Die aktiven Pumpelemente einer Turbomolekularpumpe bestehen aus mit Schaufeln versehenen Rotor- und Statorscheiben, die abwechselnd hintereinander angeordnet sind. Die Rotor- und Statorscheiben weisen im Allgemeinen einen inneren Tragring auf, der auf der Außenseite mit Schaufeln bestückt ist. Die Schaufeln der Rotorscheiben, welche mit hoher Geschwindigkeit umlaufen, ergeben im Zusammenwirken mit den Statorschaufeln den Pumpeffekt. Durch Distanzringe, welche am äußeren Umfang zwischen den Statorscheiben liegen, werden diese so auf Abstand gehalten, dass die Rotorscheiben zwischen ihnen berührungsfrei rotieren können. Die Distanzringe werden an der Innenwand des Pumpengehäuses zentriert. Bei üblichen Konstruktionen sind die Kontakte zwischen der Innenwand des Gehäuses und der Außenwand der Distanzringe punkt- oder linienförmig.
Die für die Rotation des Rotors benötigte Antriebsenergie wird zum Teil als Verlustwärme frei. Weitere unerwünschte Wärmemengen werden frei durch die Lagerung, bei der Kompression der Gase und durch Gasreibung. Die dadurch hervorgerufenen Temperaturerhöhungen wirken sich störend auf den Pumpenbetrieb aus und beeinträchtigen den Wirkungsgrad der Pumpe, indem zum Beispiel die zu fördernde Gasmenge reduziert wird.
Die Wärmeableitung vom Rotor erfolgt zum größten Teil durch Wärmestrahlung an die Statorscheiben und durch Wärmeleitung und Wärmestrahlung an die Distanzringe. Von dort ist die Wärmeleitung zum Gehäuse unzulänglich, da zwischen den äußeren Oberflächen der Distanzringe und der Innenoberfläche des Gehäuses bei den üblichen Anordnungen nur linien- oder punktförmige Berührungen bestehen. Dies ist dadurch bedingt, dass die Distanzringe als geschlossene Ringe ausgeführt sind. Toleranzen, welche durch Fertigung und Montage bedingt sind, haben Spalte zwischen Distanzringen und Gehäuse zur Folge, welche die Wärmeübertragung behindern.
Bei der Kombination von Edelstahlgehäusen mit Aluminium-Distanzringen wird der Effekt der unterschiedlichen Wärmeausdehnung der Materialien ausgenutzt, d. h. die Distanzringe werden bei Erwärmung der Pumpe durch die größere Ausdehnung von innen an das Gehäuse gepresst. Dadurch wird die Wärmeleitung zum Gehäuse verbessert. Dem sind jedoch Grenzen gesetzt durch schlechtere Wärmeleitfähigkeit von Edelstahl. Außerdem sprechen höhere Kosten für Edelstahl gegen diese Lösung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, durch eine preisgünstige Konstruktion die Wärmeankopplung der Statorringe an das Gehäuse zu verbessern und so die Wärmeableitung aus der Pumpe deutlich zu steigern. Eine gute Montierbarkeit der Pumpe muss dabei sichergestellt sein.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Schutzanspruches gelöst. Die Ansprüche 2 und 3 stellen weitere Ausgestaltungsformen der Erfindung dar.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird mit einfachen und preisgünstigen Maßnahmen eine wirkungsvolle Wärmekopplung zwischen Statorringen und Gehäuse hergestellt. Die Wärmeableitung aus der Pumpe wird deutlich gesteigert. Dies führt zu einem höheren Wirkungsgrad und zu einer Verbesserung der Pumpeigenschaften.
Anhand der 1 bis 4 soll die Erfindung näher erläutert werden:
1 zeigt eine Turbomolekularpumpe im Schnitt
2 zeigt eine Turbomolekularpumpe mit Distanzringen in Ansicht
3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Turbomolekularpumpe mit Distanzringen in Ansicht
4 zeigt eine Modifikation der Ausführungsform von 3
Die Turbomolekularpumpe ist mit dem Gehäuse 1, welches eine Ansaugöffnung 2 und eine Gasaustrittsöffnung 3 aufweist, versehen. Die Rotorwelle 4 der Pumpe ist in Lagern 5 und 6 fixiert und wird durch den Motor 7 angetrieben. Auf der Rotorwelle sind Rotorscheiben 10 befestigt. Diese sind mit einer pumpaktiven Struktur in Form von Schaufeln versehen und bewirken mit den Statorscheiben 12, die ebenfalls mit einer solchen pumpaktiven Struktur versehen sind, den Pumpeffekt. Die Statorscheiben werden durch Distanzringe 14, 17 auf Abstand gehalten.
Entsprechend einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform sind diese Distanzringe mit Übermaß gefertigt. Sie weisen an einer Stelle 16 eine Trennung auf, welche schräg zur axialen Richtung verläuft. Bei der Montage des Statorpaketes, welches aus den Statorscheiben 12 und den Distanzringen 14 besteht, werden die Distanzringe durch axialen Druck an der schrägen Trennungslinie verspannt und so mit ihrem äußeren Durchmesser an die Innenwand des Gehäuses gepresst.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung (3) zeigt Distanzringe 17, welche durch keilförmige Ausschnitte 18 getrennt sind. In diesen werden in axialer Richtung Keile 20 eingefügt. Bei der Montage werden die Distanzringe 17 durch axialen Druck gespreizt und so mit ihrem äußeren Umfang an die innere Gehäusewand 15 angedrückt.
In einer Modifikation der Ausführungsform von 3, welche in 4 dargestellt ist, werden die einzelnen Keile durch eine Keilleiste 22 ersetzt. Diese wird bei der Montage des Gehäuses nach unten gedrückt. Als Folge werden alle Distanzringe gespreizt und mit ihrem äußeren Umfang an die innere Gehäusewand gedrückt.

Claims

Turbomolekularpumpe mit Rotor- (10) und Statorscheiben (12), welche abwechselnd hintereinander in einem zylindrischen Gehäuse (1) angeordnet sind und durch ihr Zusammenwirken einen Pumpeffekt erzeugen, wobei die Statorscheiben (12) durch Distanzringe (14) auf Abstand gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzringe (14) mit Übermaß gefertigt sind und an einer Stelle (16) getrennt sind, wobei die Trennungslinie in einem Winkel schräg zur axialen Richtung verläuft, derart, dass bei der Montage durch axialen Druck die Distanzringe (14) gespreizt und so an die innere Gehäusewand (15) angedrückt werden.
Turbomolekularpumpe mit Rotor- (10) und Statorscheiben (12), welche abwechselnd hintereinander in einem zylindrischen Gehäuse (1) angeordnet sind und durch ihr Zusammenwirken einen Pumpeffekt erzeugen, wobei die Statorscheiben (12) durch Distanzringe (17) auf Abstand gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzringe (17) durch keilförmige Ausschnitte (18) getrennt sind, in welchen in axialer Richtung Keile (20) eingefügt werden, derart, dass bei der Montage durch axialen Druck die Distanzringe (17) gespreizt und so an die innere Gehäusewand (15) angedrückt werden.
Turbomolekularpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Keile (20), welche in die Ausschnitte (18) eingefügt werden, durch eine Keilleiste (22) ersetzt werden.