DE19951954A1 - Turbomolekularpumpe - Google Patents
TurbomolekularpumpeInfo
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/08—Sealings
- F04D29/083—Sealings especially adapted for elastic fluid pumps
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F04D19/02—Multi-stage pumps
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- F04D19/042—Turbomolecular vacuum pumps
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Abstract
Die Erfindung beschreibt eine Turbomolekularpumpe mit Rotor- (10) und Statorscheiben (14), welche abwechselnd hintereinander angeordnet sind und durch ihr Zusammenwirken einen Pumpeffekt erzeugen. Jeweils eine Statorscheibe (14) bildet mit einem Distanzring (16), welcher den Abstand zwischen den Statorscheiben fixiert, und einem Teil (17) des zylindrischen Gehäuses ein einstückiges Statorelement (12). Die Rotorscheiben (10) werden mit Klemmvorrichtungen (24) auf der Rotorwelle (4) befestigt. Dadurch wird eine Montage mit ungeteilten Statorscheiben ermöglicht.
Description
Die Erfindung betrifft eine Turbomolekularpumpe nach dem Oberbegriff des 1. Pa
tentanspruches.
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 jeweils einen inneren
Tragring auf, der auf der Außenseite mit Schaufeln bestückt ist. Die Schaufeln der
Rotorscheiben, welche mit hoher Geschwindigkeit umlaufen, ergeben im Zusam
menwirken 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.
Statorscheiben und Distanzringe bilden so gemeinsam den Stator, der durch die In
nenwand des Pumpengehäuses zentriert wird und z. B. mit Federn zusätzlich axial
so zusammengedrückt wird, dass die Statorscheiben und die Distanzringe einen fe
sten Verbund bilden. Die Statorscheiben sind aus Gründen der Montage zweigeteilt
und bestehen somit aus zwei Halbscheiben.
Diese herkömmliche Art einer Konstruktion von Turbomolekularpumpen ist jedoch mit
einer Reihe von Nachteilen behaftet, welche zum großen Teil auf die hohe Anzahl
der Bauteile zurückzuführen ist. Als Folge entstehen hohe Fertigungskosten und lan
ge Montagezeiten, die sich wiederum auf die Reparatur- und Wartungsarbeiten
nachteilig auswirken. Die exakte Einhaltung von Toleranzen, welche für einen siche
ren Betrieb einer Turbomolekularpumpe notwendig sind, erfordert mit steigende An
zahl von Bauteilen einen extrem hohen Aufwand. Die radiale Zentrierung und die
axiale Fixierung der Statorscheiben bedeuten zusätzliche Justierarbeiten. Die Tatsa
che, dass die Statorscheiben zum Zwecke der Montage zweigeteilt sind, zieht weite
re Unsicherheiten bei den Toleranzen mit sich und bewirkt vor allem zusätzliche Un
dichtigkeiten innerhalb der Pumpe. Dadurch werden störende Rückströmungen er
möglicht, die die Wirksamkeit der Pumpe verringern.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Turbomolekularpumpe vorzustellen,
bei der die Anzahl der Bauteile gegenüber herkömmlichen Konstruktionen deutlich
reduziert ist. Dadurch sollen Fertigungskosten und Montagezeiten verringert sowie
die Wartungsarbeiten vereinfacht werden. Vermeidung von Undichtigkeiten innerhalb
der Pumpe, welche durch die Zweiteilung der Statorscheiben bedingt sind, gehört
ebenfalls zur Aufgabenstellung. Eine Verbesserung der Wärmeleitung vom Pum
peninneren nach außen wird angestrebt, was zur Sicherheit des Pumpenbetriebs
beiträgt.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des 1. Patentanspruches
gelöst. Die Ansprüche 2-4 stellen weitere Ausgestaltungsformen der Erfindung dar.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird die Anzahl der Bauteile einer Turbo
molekularpumpe erheblich verringert. Dadurch kann die Fertigung vereinfacht und
eine leichtere zeitsparende Montage ermöglicht werden. Die Einhaltung der notwen
digen Toleranzen wird durch die reduzierte Anzahl von Bauteilen wesentlich erleich
tert. Die radiale Zentrierung und die axiale Fixierung der Statorscheiben werden
durch die Erfindung an sich vorgegeben und bedürfen keiner weiteren Justierarbeit.
Der Transport der beim Betrieb der Pumpe entstehenden Wärme nach außen kann
durch eine kompakte Bauweise und durch die Vermeidung von wärmeleitungshem
menden Übergängen zwischen den Teilen herkömmlicher Bauweise erheblich ver
bessert werden. Darüber hinaus kann durch Anbringen von Kühl- oder Heizelemen
ten im Bereich der Statorelemente eine sehr wirksame Temperaturregelung des ge
samten Pumpenaufbaues, besonders jedoch der pumpaktiven Teile, in Abhängigkeit
von den Betriebsbedingungen der Pumpe erfolgen.
Wenn man die Rotorscheiben durch Klemmvorrichtungen einzeln nach einander auf
der Welle befestigt und nicht, wie seither, als Scheibenpaket zusammen auf
schrumpft oder aus dem Vollen erstellt, kann man die Statorbauteile als ganze Teile
montieren, und sie müssen nicht vorher in der Mitte geteilt werden. Dadurch werden
zusätzliche Undichtigkeiten innerhalb der Pumpe und somit störende Rückströmun
gen vermieden.
Anhand der Abbildung soll die Erfindung an einem Beispiel näher erläutert werden.
Bei der dargestellten Turbomolekularpumpe ist die Ansaugöffnung mit 1 und die
Gasaustrittsöffnung mit 2 bezeichnet. Die Rotorwelle 4 ist in Lagern 8 und 9 fixiert
und wird durch den Motor 6 angetrieben. Auf der Rotorwelle 4 sind die Rotorscheiben
10 mit Klemmvorrichtungen 24 befestigt. Die einstückigen Statorelemente 12 umfas
sen jeweils einen Teil 17 des zylindrischen Gehäuses, die Statorscheiben 14 sowie
die Distanzringe 16, welche den Abstand zwischen den Statorscheiben fixieren. Zwi
schen den einzelnen Statorelementen 14, welche in axialer Richtung aufeinander
geschichtet sind, befinden sich Dichtelemente 20. Die Statorelemente werden axial
mit Hilfe von Verschraubungen 18 zusammen gehalten und auf dem Unterteil 22 der
Pumpe befestigt. Die Rotorscheiben 10 sind mit Hilfe von Klemmvorrichtungen 24
auf der Rotorwelle 4 befestigt.
Claims (4)
1. Turbomolekularpumpe mit Rotor- (10) und Statorscheiben (14), welche abwech
selnd hintereinander in einem zylindrischen Gehäuse angeordnet sind und durch
ihr Zusammenwirken einen Pumpeffekt erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass
jeweils eine Statorscheibe (14), ein Distanzring (16), welcher den Abstand zwi
schen den Statorscheiben fixiert, und ein Teil (17) des zylindrischen Gehäuses
ein einstückiges Statorelement (12) bilden.
2. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen
den einzelnen Statorelementen (12) Dichtringe (20) angebracht sind.
3. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die einzelnen Statorelemente (12) durch Verschraubungen (18) zusammen ge
halten werden.
4. Turbomolekularpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Rotorscheiben (10) mit Hilfe von Klemmvorrichtungen (24)
auf der Rotorwelle (4) befestigt sind.
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