DE1809902B2 - Mehrstufige turbo-molekularhochvakuumpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Turbo-Molekularhochvakuumpumpe (im folgenden auch abgekürzt »Turbo-Molekularpumpe« genannt) mit einem Gaseinlaß zum Fluten der Pumpe mit einem Gas. Jede Druckstufe der Turbo-Molekularpumpe besteht aus einer mit der Pumpenwelle rotierenden und einer im Pumpengebäuse befestigten Scheibe, die beide in bekannter Weise Ausschnitte am Umfang haben. Mit solchen Pumpen können in Verbindung mit Vorvakuumpumpen bei einem hohen Saugvermögen sehr niedrige Drücke erreicht werden. Üblicherweise haben solche Pumpen zwei in bezug auf die Hochvakuumseite parallelgeschaltete Druckstufensätze, deren Druckseiten mit einer Vorvakuumpumpe verbunden sind. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß beide Lager der Pumpenwelle auf der Vorvakuumseite liegen, so daß auf diese Weise und auch in Verbindung mit einer entspre- +5 chenden Kühlung der Lager das Eindringen von öldämpfen von den Lagern her in die Hochvakuumseite vermieden werden kann.

Die Druckverhältnisse zwischen Vor- und Hochvakuumseite sind bei Turbo-Molekularpumpen abhängig von der geförderten Gasart, sie steigen mit wachsendem Molekulargewicht der Gase. Da öldämpfe hohe Molekulargewichte haben, so werden sie bei Turbo-Molekularpumpen, die mit Betriebsdrehzahl laufen, mit Sicherheit von der Hochvaku- umseite ferngehalten. Setzt man aber eine Turbo-Molekularpumpe in einem Ultra-Hochvakuum-Pumpstand außer Betrieb, dann kann öldampf aus den Lagern der Turbo-Molekularpumpe und gegebenenfalls auch öldampf aus der Vorpumpe von der Vorvakuumseite zur Hochvakuumseite gelangen, da der Dampfdruck des Öls höher ist als der Druck auf der Hochvakuumseite. Es muß also Vorsorge getroffen werden, daß bei auslaufender bzw. stillstehender Turbo-Molekularpumpe weder der Rezipient noch die hochvakuumseitigen Stator- und Rotorscheiben mit Öldämpfen von den Lagern oder von der Vorvakuumpumpe in Berührung kommen. Denn selbst eine geringe Verunreinigung der Hochvakuumseite durch Lager- oder Pumpenöl würde bei erneutem Evakuieren auf Ultrahochvakuum die Pumpzeit untragbar vsrlängern, da diese öle wegen ihres an sich sehr niedrigen Dampfdruckes nur langsam in den gasförmigen Zustand übergehen, cL h. in einen Zustand, aus dem sie dann abgesaugt werden können.

Um eine öldampfströmung zur Hochvakuumseite zu verhindern, muß die Turbo-Molekularpumpe wenigstens zum Teil mit gereinigter Luft oder einem Gas geflutet werden, und zwar bis zu einem Druck, der wesentlich über dem Dampfdruck des Öls auf der Vorvakuumseite liegt Dann können öldämpfe nur durch Diffusion von der Vorvakuumseite zur Hochvakuumseite gelangen. Dieser Effekt ist aber bei genügend hohen Drücken zu vernachlässigen.

Es ist bekannt, Turbo-Molekularpumpen durch Einlassen gereinigter Luft auf der Hochvakuumseite der Pumpe zu fluten. Zu diesem Zweck wird auf der Hochvakuumseite der Pumpe eine Rohrleitung angeschlossen, die durch ein Ventil absperrbar ist. Mit Rücksicht darauf, daß eine Turbo-Molekularpumpe für Hochvakuum ausheizbar sein muß, werden an dieses Ventil Anforderungen gestellt, die den Einsatz eines sehr teuren Ventils erfordern. Unter Ausheizen versteht man die Entgasung aller dem Ultrahochvakuum ausgesetzten Flächen durch Erhitzen dieser Fläche. Dadurch werden die Desorptionsgasströme herabgesetzt, wodurch die Auspumpzeit der Turbo-Molekularpumpe erheblich herabgesetzt wird. Diese Wirkung ist um so größer, je höher die Ausheiztemperatur ist. Da die Dichtungen des genannten Ventils beim Ausheizvorgang nicht zerstört werden dürfen, werden bei den bekannten Pumpen Metalldichtungen eingesetzt, für die Edelsteine oder Edelmetalle erforderlich sind. Solche Ventile kosten etwa das Zehnfache verglichen mit Ventilen, deren Dichtungen aus Kunststoffen bestehen, die aber nicht ausheizbar sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mehrstufige Turbo-Molekularhochvakuumpumpe zu entwickeln, bei der auf den Einsatz hochwertiger Spezialventile zum Fluten der Pumpe verzichtet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Turbo-Molekularhochvakuumpumpe der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Gaseinlaß einer zwischen der ersten und der letzten Druckstufe der Pumpe liegenden Zwischendruckstufe zugeordnet ist. Bei Pumpen mit zwei parallelgeschalteten Druckstufensätzen ist jeder Druckstufensatz an einer Zwischendruckstufe mit einem Gaseinlaß versehen. Schließlich können nach der Erfindung ein und demselben Druckstufensatz mehrere Gaseinlässe an verschiedenen Zwischendruckstufen zugeordnet sein. Es ist günstig, den Gaseinlaß einer Zwischendruckstufe nahe der Vorvakuumseite anzuordnen, da hierdurch die Sicherheit gegen das Eindringen von öldämpfen zur Hochvakuumseite erhöht wird.

Bei einer Turbo-Molekularpumpe gemäß der Erfindung wird das Eindringen von öldämpfen in die Hochvakuumseite mit Sicherheit verhindert, aber gleichzeitig erreicht, daß für die Gaseinlässe gewöhnliche Ventile verwendet werden können. Diese Ventile brauchen nicht ausheizbar zu sein, da sie nicht in der Ausheizzone der Pumpe liegen und zum anderen etwaige von diesen Ventilen abgegebene Gase zur

Vorvakuumseite hin gefördert werden. Mit einer mehreren Druckstufen, die, in Förderrichtung gese-

Pumpe gemäß der Erfindung wird ebenso wie beim hen, vor der Vorvakuumseite hegen, im Ausran-

Fluten der Pumpe auf der Hochvakuumseite der rungsbeispiel sind die Lufceinlasse 9 durcn eine

Vorteil erreicht, daß die Auslaufzeit der Rohrleitung 10 verbunden, die bei U durcn ein mcni

Turbo-Molekularpumpe wesentlich verkürzt wird, da 5 gezeigtes Ventil nach außen abgeschlossen ist. iJie

der Rotor zusätzlich zur Lagerreibung noch durch Einlaßstellen wählt man möglichst weit weg von aer

die Reibung am eingelassenen Gas gebremst wird. Hochvakuumseite, damit am Ventil benutzte fciasto-

Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist im fol- mere keinen Dampf an die Hochvakuumseite aoge-

genden an Hand der Zeichnung beschrieben, die ben können. Man muß nur so weit von der vo™⁸™-

einen Längsschnitt durch eine Turbo-Molekular- io umseite wegbleiben, daß gewährleistet ist, aaB aer

pumpe zeigt Strom des eingelassenen Gases von der EinlaßsteUe

In einem zylindrischen Gehäuse 1 mit einem Saug- zur Vorvakuumseite gerichtet ist Das; einströmende

stutzen2 in der Mitte und zwei Vorvakuumanschlüs- Gas teUt sich an der EinlaßsteUe. Em IeU strömt ge-

sen3 an beiden Gehäuseenden, die zu einem Stut- gen die Förderrichtung der Pumpe zurHochyaKuum-

zen4 zusammengefaßt sind, dreht sich ein Rotor 5 15 seile, der andere TeU strömt m Fordernchtung zur

mit Rotorscheiben 6, zwischen denen im Gehäuse 1 Vorvakuumseite, wobei etwa auftretende Ölnebel^m

befestigte Statorscheiben 7 sitzen. Die Druckerhö- den Lagern noch zusätzhcn zur Pumpwiming aer

hung erfolgt symmetrisch von der Pumpenmitte zu vorvakuumseitigen Pumpstufen vom Gasstrom mii-

den beiden Lagerschilden 8 des Gehäuses 1 hin. An gerissen werden und so auf kernen fall zur nocnva-

den Laeerschilden sind ein Antrieb und ein Schmier- 20 kuumseite gelangen können.

system "für die Lager befestigt. Die Fordernchtung Der Gaseinlaß ist bei voller Drehzahl der Pumpe

der Pumpe ist durch Pfeile gekennzeichnet. Die Stel- möglich, so daß die Auslaufzeit der Pumpe herabge-

len für den Gaseinlaß 9 befinden sich bei einer oder setzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Mehrstufige Turbo-Molekularhochvakuumpumpe mit einem Gaseinlaß zum Fluten der S Pumpe mit einem Gas, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinlaß (9) einer zwischen der ersten und der letzten Druckstufe der Pumpe liegenden Zwischendruckstufe zugeordnet ist ίο

2. Mehrstufige Turbo-Molekularhochvakuumpumpe nach Anspruch 1 mit zwei parallelgeschalteten Druckstufensätzen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Druckstufensaf. an einer Zwischendruckstufe mit einem Gaseinlaß (9) versehen ist.

3. Mehrstufige Turbo-Molekularhochvakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein und demselben Druckstufensatz mehrere Gaseinlässe an verschiedenen Zwischendruckstufen zugeordnet sind.