DE202021000691U1

DE202021000691U1 - Vacuum system

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Publication number: DE202021000691U1
Application number: DE202021000691.5U
Authority: DE
Original assignee: Edwards Ltd
Current assignee: Edwards Ltd
Priority date: 2020-03-03
Filing date: 2021-02-23
Publication date: 2021-06-10
Anticipated expiration: 2031-02-24
Also published as: GB2592619A; CN216922541U; JP3233364U; GB202003074D0

Abstract

Vakuumsystem mit einem Siegbahn-Pumpenmechanismus und einem regenerativen Pumpenmechanismus;
wobei der Siegbahn-Pumpenmechanismus eine Mehrzahl von Siegbahn-Pumpenstufen aufweist;
wobei der Siegbahn-Pumpenmechanismus und der regenerative Pumpenmechanismus in Reihe angeordnet sind;
wobei das Vakuumsystem weiter mindestens einen ersten Pumpeneinlass, der stromauf des Siegbahn-Pumpenmechanismus positioniert ist, und mindestens einen zweiten Pumpeneinlass aufweist, der stromab mindestens einer ersten Siegbahn-Pumpenstufe und derart positioniert ist, dass durch den zweiten Pumpeneinlass eintretendes Fluid mindestens einen einfachen Durchgang durch eine Siegbahn-Pumpenstufe ausführt.

Vacuum system with a Siegbahn pump mechanism and a regenerative pump mechanism;
wherein the Siegbahn pump mechanism has a plurality of Siegbahn pump stages;
wherein the Siegbahn pump mechanism and the regenerative pump mechanism are arranged in series;
wherein the vacuum system further comprises at least one first pump inlet positioned upstream of the Siegbahn pump mechanism and at least one second pump inlet positioned downstream of at least one first Siegbahn pump stage and such that fluid entering through the second pump inlet passes through at least one simple passage executes a Siegbahn pump stage.

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Vakuumsystem und insbesondere ein Vakuumsystem mit einem Siegbahn-Pumpenmechanismus und einem regenerativen Pumpenmechanismus.This invention relates to a vacuum system and, more particularly, to a vacuum system including a Siegbahn pump mechanism and a regenerative pump mechanism.

Eine Fluidströmung kann man in Fluidströmungsformen kategorisieren. Solche Strömungsformen können durch die Art der Gasströmung charakterisiert werden, die innerhalb eines Druckbereichs auftritt. Ein Pumpenmechanismus kann am effizientesten arbeiten, wenn er Fluid einer spezifischen Strömungsform pumpt.Fluid flow can be categorized into fluid flow forms. Such flow forms can be characterized by the type of gas flow that occurs within a pressure range. A pump mechanism can operate most efficiently when it is pumping fluid of a specific flow shape.

Beispielsweise arbeitet eine Turbomolekularpumpe typischerweise am effizientesten mit einer molekularen Strömungsform. Die molekulare Strömungsform versteht sich als Fluiddrücke von etwa 10^-3 mbar bis etwa 10^-10 mbar umfassend. Eine Turbomolekularpumpe arbeitet prinzipiell durch einen „Momentenübertragungs-“ Pumpenmechanismus.For example, a turbo molecular pump typically operates most efficiently with a molecular flow shape. The molecular flow form is understood as comprising fluid pressures of about 10 ^-3 mbar to about 10 ^-10 mbar. A turbo molecular pump works principally through a "torque transfer" pump mechanism.

Im Gegensatz dazu arbeitet ein regenerativer Pumpenmechanismus typischerweise am effizientesten mit einer kontinuierlichen Strömungsform. Die kontinuierliche Strömungsform versteht sich als Fluiddrücke von mehr als etwa 10 mbar umfassend. Eine regenerative Stufe arbeitet durch einen „aerodynamischen“ Pumpenmechanismus.In contrast, a regenerative pumping mechanism typically operates most efficiently with a continuous form of flow. The continuous flow form is understood as comprising fluid pressures of more than about 10 mbar. A regenerative stage works through an "aerodynamic" pump mechanism.

Manche Vakuumsysteme können einen Hauptpumpenmechanismus, der in einer ersten Strömungsform arbeitet, und einen Hilfspumpenmechanismus umfassen, der in einer zweiten Strömungsform arbeitet. Solche Hilfspumpenmechanismen sind üblicherweise als Stützmechanismen bekannt. Beispielsweise kann eine Turbomolekularpumpe der Hauptpumpenmechanismus sein, und sie kann einen Hilfsmechanismus, beispielsweise einen regenerativen Mechanismus, strömungsmäßig damit gekuppelt haben.Some vacuum systems may include a main pump mechanism operating in a first form of flow and an auxiliary pump mechanism operating in a second form of flow. Such auxiliary pump mechanisms are commonly known as support mechanisms. For example, a turbo molecular pump may be the main pumping mechanism and it may have an auxiliary mechanism such as a regenerative mechanism fluidly coupled therewith.

Jedoch arbeitet der regenerative Pumpenmechanismus am effizientesten bei relativ hohen Drücken von mehr als etwa 10 mbar, während die Turbomolekularpumpe am effizientesten bei signifikant niedrigeren Drücken von etwa 10^-3 mbar bis etwa 10^-10 mbar arbeitet. Folglich, wenn das Vakuumpumpensystem in Betrieb ist und der Druck innerhalb des Systems größer als 10 mbar ist, kann der regenerative Pumpenmechanismus Fluid effektiv pumpen, aber das Turbomolekular-Pumpensystem kann Fluid, wenn überhaupt, nur ineffizient pumpen.However, the regenerative pump mechanism works most efficiently at relatively high pressures of more than about 10 mbar, while the turbo molecular pump works most efficiently at significantly lower pressures of about 10 ^-3 mbar to about 10 ^-10 mbar. Consequently, when the vacuum pump system is in operation and the pressure within the system is greater than 10 mbar, the regenerative pump mechanism can pump fluid effectively, but the turbo-molecular pump system can only pump fluid inefficiently, if at all.

Tatsächlich wirkt aufgrund der engen Fertigungstoleranzen zwischen den Komponenten der Turbomolekularpumpe die Anwesenheit der Turbomolekularpumpe zwischen der zu evakuierenden Kammer und dem regenerativen Mechanismus als ein signifikantes Hindernis für die Fluidströmung durch das Vakuumsystem als Ganzes, was die Gesamteffizienz des Pumpensystems verringert. Deshalb kann die bis zum Erreichen des Enddrucks benötigte Zeit signifikant verlängert werden.Indeed, due to the tight manufacturing tolerances between the components of the turbo molecular pump, the presence of the turbo molecular pump between the chamber to be evacuated and the regenerative mechanism acts as a significant obstacle to fluid flow through the vacuum system as a whole, reducing the overall efficiency of the pumping system. Therefore, the time required to reach the final pressure can be significantly increased.

Des weiteren, wenn der Druck in dem System auf zwischen etwa 10^-3 mbar bis etwa 10^-10 mbar verringert worden ist, ist die Hauptfluidströmungsform die Molekularströmung. Daher kann die Turbomolekularpumpe Fluideffizient pumpen, aber für den regenerativen Mechanismus ist der Druck zu niedrig, um Fluid, wenn überhaupt, effizient zu pumpen.Furthermore, when the pressure in the system has been reduced to between about 10 ^-3 mbar to about 10 ^-10 mbar, the main form of fluid flow is molecular flow. Therefore, the turbo molecular pump can pump fluid efficiently, but the pressure is too low for the regenerative mechanism to pump fluid efficiently, if at all.

Die Strömungsform, bei welcher diese Pumpenart besonders ineffizient sein kann, ist die sogenannte Übergangsströmungsform. Diese versteht sich als Drücke im Bereich von etwa 10 mbar bis etwa 10^-3 mbar umfassend, d.h. in dem Übergangsbereich zwischen aerodynamischer und molekularer Strömung. In dieser Form pumpt weder der regenerative Pumpenmechanismus noch der Turbomolekular-Pumpenmechanismus effizient.The flow form at which this type of pump can be particularly inefficient is the so-called transition flow form. This is understood to mean pressures in the range from about 10 mbar to about 10 ^-3 mbar, ie in the transition area between aerodynamic and molecular flow. In this form, neither the regenerative pump mechanism nor the turbo-molecular pump mechanism pumps efficiently.

Ein Thema bei Pumpensystemen dieser Art ist, dass der Turbomolekular-Pumpenmechanismus und der regenerative Pumpenmechanismus typischerweise auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind und durch einen gemeinsamen Motor gedreht werden. Daher ist die Drehzahl der Rotoren des Turbomolekularmechanismus identisch mit derjenigen des regenerativen Mechanismus. Dies erfordert, dass der Motor die Bewegung der Pumpe entsprechend dem Druck innerhalb der Pumpe variabel antreibt. Dies vergrößert die Komplexität des Systems, und es ist vorteilhaft, wenn der Motor nur bei einer einzigen Betriebsdrehzahl umläuft.One issue with pumping systems of this type is that the turbo-molecular pumping mechanism and the regenerative pumping mechanism are typically mounted on a common shaft and rotated by a common motor. Therefore, the rotating speed of the rotors of the turbo-molecular mechanism is identical to that of the regenerative mechanism. This requires the motor to variably drive the movement of the pump according to the pressure within the pump. This adds complexity to the system and it is advantageous if the engine only rotates at a single operating speed.

Es wäre vorteilhaft, ein Vakuumsystem zu haben, das in der Lage ist, hohe Pumpenleistungswerte über einen Bereich von Drücken (d.h. Strömungsformen) zu erreichen. Insbesondere wäre es vorteilhaft, ein Vakuumsystem zu haben, das in der Übergangsströmungsform eine effizientere Pumpenleistung bietet.It would be advantageous to have a vacuum system that is capable of achieving high levels of pumping capacity over a range of pressures (i.e., flow forms). In particular, it would be advantageous to have a vacuum system that provides more efficient pumping performance in the transient flow form.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, diese und andere mit bekannten Vakuumsystemen verbundene Probleme mindestens teilweise zu lösen.The present invention aims to at least partially solve these and other problems associated with known vacuum systems.

Dementsprechend beinhaltet die vorliegende Erfindung nach einem ersten Aspekt ein Vakuumsystem mit einem Siegbahn-Pumpenmechanismus und einem regenerativen Pumpenmechanismus. Der Siegbahn-Pumpenmechanismus umfasst eine Mehrzahl von Siegbahn-Pumpenstufen. Der Siegbahn-Pumpenmechanismus und der regenerative Pumpenmechanismus sind in Reihe angeordnet. Das Vakuumsystem umfasst weiter mindestens einen Pumpeneinlass, der stromauf des Siegbahn-Pumpenmechanismus positioniert ist. Das Vakuumsystem umfasst weiter mindestens einen zweiten Pumpeneinlass, der stromab mindestens einer ersten Siegbahn-Pumpenstufe positioniert ist, und derart, dass das durch diesen zweiten Pumpeneinlass eintretende Fluid mindestens einen einfachen Durchgang einer Siegbahn-Pumpenstufe vollzieht.Accordingly, according to a first aspect, the present invention includes a vacuum system with a Siegbahn pump mechanism and a regenerative pump mechanism. The Siegbahn pump mechanism comprises a plurality of Siegbahn pump stages. The Siegbahn pump mechanism and the regenerative pump mechanism are arranged in series. The vacuum system further comprises at least one pump inlet, which is upstream of the Siegbahn- Pump mechanism is positioned. The vacuum system further comprises at least one second pump inlet, which is positioned downstream of at least one first Siegbahn pump stage, and such that the fluid entering through this second pump inlet makes at least one single passage of a Siegbahn pump stage.

Siegbahn-Pumpenmechanismen sind im Stand der Technik bekannt. Typischerweise kann ein Siegbahn-Pumpenmechanismus eine Mehrzahl von Siegbahn-Pumpenstufen umfassen. Eine Siegbahn-Pumpenstufe kann einen Scheibenrotor (Rotor) und einen ringförmigen Stator (Stator) aufweisen, die in axial fluchtender Konfiguration angeordnet sind, wobei der Scheibenrotor und der ringförmige Stator axial beabstandet sind und dazwischen einen Strömungspfad bilden. Im Betrieb kann die Drehung des Scheibenrotors eine Fluidströmung durch diesen Strömungspfad bewirken.Siegbahn pump mechanisms are known in the art. Typically, a Siegbahn pump mechanism can comprise a plurality of Siegbahn pump stages. A Siegbahn pump stage can have a disk rotor (rotor) and an annular stator (stator) which are arranged in an axially aligned configuration, the disk rotor and the annular stator being axially spaced apart and forming a flow path therebetween. In operation, the rotation of the disc rotor can cause fluid to flow through this flow path.

Typischerweise kann sich jeder Scheibenrotor radial auswärts von einer Antriebswelle erstrecken. Ein oder mehrere Scheibenrotoren können mit der Antriebswelle gekuppelt sein und/oder ein oder mehrere Scheibenrotoren können integral damit ausgebildet sein, um so eine einheitliche Komponente zu bilden. Ein oder mehrere ringförmige Statoren können sich von einer äußeren Wand des Siegbahn-Pumpenmechanismus im wesentlichen radial einwärts erstrecken, derart, dass sie die Antriebswelle im wesentlichen umschließen. Jeder ringförmige Stator kann eine Mehrzahl von Wänden aufweisen, die im wesentlichen axial von einer oberen und/oder unteren Oberfläche davon wegragen, wobei die Wände eine Mehrzahl von Kanälen zwischen sich bilden. Die Kanäle können typischerweise radial einwärts von dem äußeren Umfangsrand des ringförmigen Stators zu der Mittelachse des ringförmigen Stators hin in mindestens einer Spiralanordnung verlaufen. Typischerweise kann jeder Stator zwei oder mehr halbringförmige Komponenten aufweisen, die um die Antriebswelle herum positioniert werden können, um den ringförmigen Stator zu bilden.Typically, each disc rotor may extend radially outward from a drive shaft. One or more disk rotors can be coupled to the drive shaft and / or one or more disk rotors can be formed integrally therewith so as to form a unitary component. One or more annular stators may extend substantially radially inward from an outer wall of the Siegbahn pump mechanism such that they substantially enclose the drive shaft. Each annular stator may have a plurality of walls projecting substantially axially from an upper and / or lower surface thereof, the walls defining a plurality of channels therebetween. The channels may typically extend radially inward from the outer peripheral edge of the annular stator toward the central axis of the annular stator in at least one spiral arrangement. Typically, each stator can have two or more semi-annular components that can be positioned around the drive shaft to form the annular stator.

Ein Siegbahn-Pumpenmechanismus kann eine einfache Siegbahn-Pumpenstufe bilden, oder vorzugsweise kann ein Siegbahn-Pumpenmechanismus einen Siegbahn-Stapel aufweisen. Ein Siegbahn-Stapel kann typischerweise eine Mehrzahl von Siegbahn-Pumpenstufen umfassen. Vorzugsweise kann der Siegbahn-Stapel etwa eine bis acht Siegbahn-Pumpenstufen aufweisen, beispielsweise vier Siegbahn-Pumpenstufen. Mehr vorzugsweise können Siegbahn-Pumpenstufen einen koaxialen Stapel von abwechselnden Scheibenrotoren und ringförmigen Statoren bilden. Vorzugsweise können die Scheibenrotoren im wesentlichen gleichmäßig entlang eines Teils der Antriebswelle beabstandet sein.A Siegbahn pump mechanism can form a simple Siegbahn pump stage, or preferably a Siegbahn pump mechanism can have a Siegbahn stack. A Siegbahn stack can typically include a plurality of Siegbahn pump stages. The Siegbahn stack can preferably have one to eight Siegbahn pump stages, for example four Siegbahn pump stages. More preferably, Siegbahn pump stages can form a coaxial stack of alternating disc rotors and annular stators. Preferably, the disk rotors can be spaced substantially evenly along a portion of the drive shaft.

Typischerweise kann ein Spalt zwischen einem radial äußersten Umfangsrand jedes Scheibenrotors und der äußeren Wand der Siegbahnmechanismus-Pumpenkammer vorgesehen sein, damit Fluid von einer stromaufwärtigen Siegbahn-Pumpenstufe zu einer stromabwärtigen Siegbahn-Pumpenstufe strömen kann. Typischerweise kann ein Spalt zwischen einem radial innersten Umfangsrand eines ringförmigen Stators und der Antriebswelle vorgesehen sein, damit Fluid aus einer stromaufwärtigen Siegbahn-Pumpenstufe zu einer stromabwärtigen Siegbahn-Pumpenstufe strömen kann.Typically, a gap can be provided between a radially outermost peripheral edge of each disc rotor and the outer wall of the Siegbahn mechanism pump chamber so that fluid can flow from an upstream Siegbahn pump stage to a downstream Siegbahn pump stage. Typically, a gap can be provided between a radially innermost circumferential edge of an annular stator and the drive shaft so that fluid can flow from an upstream Siegbahn pump stage to a downstream Siegbahn pump stage.

Im Betrieb laufen der eine oder die mehreren Scheibenrotoren mit der Drehung der Antriebswelle um. Fluidmoleküle können mit der Oberfläche eines umlaufenden Scheibenrotors derart zusammenwirken , dass der Scheibenrotor den Fluidmolekülen eine Geschwindigkeitskomponente mitteilt. Infolgedessen können die Fluidmoleküle dieselbe Bewegungsrichtung wie die Oberfläche des Scheibenrotors, mit dem sie zusammenwirken, aufnehmen.In operation, the one or more disk rotors rotate with the rotation of the drive shaft. Fluid molecules can interact with the surface of a rotating disk rotor in such a way that the disk rotor communicates a speed component to the fluid molecules. As a result, the fluid molecules can take up the same direction of movement as the surface of the disk rotor with which they interact.

Folglich können die zwischen einem ersten Scheibenrotor und einem ersten ringförmigen Stator befindlichen Fluidmoleküle durch die Wechselwirkung mit dem Scheibenrotor beschleunigt und gerichtet werden, beispielsweise radial einwärts durch die Spiralkanäle. Wenn das Fluid den radial innersten Umfangsrand des ringförmigen Stators erreicht, kann es durch den Spalt zwischen dem radial innersten Umfangsrand des ringförmigen Stators und der Antriebswelle hindurchgedrückt werden. Das Fluid kann dann durch die Spiralkanäle auf der Unterseite des ringförmigen Stators im wesentlichen radial auswärts gedrängt werden. Wenn das Fluid den äußersten Umfangsrand des Scheibenrotors erreicht, kann es durch den Spalt zwischen dem radial äußersten Umfangsrand des Scheibenrotors und der äußeren Wand der Siegbahnmechanismus-Pumpenkammer gedrängt werden. Dies kann durch so viele Siegbahn-Stufen fortgesetzt werden, wie den Siegbahn-Pumpenmechanismus ausmachen, bis das Fluid durch eine Auslassöffnung den Siegbahn-Mechanismus verlässt.Consequently, the fluid molecules located between a first disk rotor and a first annular stator can be accelerated and directed through the interaction with the disk rotor, for example radially inward through the spiral channels. When the fluid reaches the radially innermost peripheral edge of the annular stator, it can be forced through the gap between the radially innermost peripheral edge of the annular stator and the drive shaft. The fluid can then be urged substantially radially outward through the spiral channels on the underside of the annular stator. When the fluid reaches the outermost peripheral edge of the disk rotor, it can be forced through the gap between the radially outermost peripheral edge of the disk rotor and the outer wall of the Siegbahn mechanism pump chamber. This can be continued through as many Siegbahn stages as the Siegbahn pump mechanism makes up until the fluid leaves the Siegbahn mechanism through an outlet opening.

Vorzugsweise kann ein Scheibenrotor die endständige Komponente des Siegbahn-Mechanismus sein. Vorzugsweise kann der Scheibenrotor einstückig mit der Antriebswelle ausgebildet sein, um eine einzige einheitliche Komponente zu bilden.A disc rotor can preferably be the terminal component of the Siegbahn mechanism. Preferably, the disk rotor can be formed integrally with the drive shaft to form a single unitary component.

Typischerweise kann ein regenerativer Pumpenmechanismus eine Rotorscheibe (Rotor, Scheibenrotor) aufweisen, wobei die Rotorscheibe mindestens eine regenerative Pumpenstufe aufweist, die sich davon axial erstreckt. Jede regenerative Pumpenstufe kann eine im wesentlichen ringförmige Anordnung von axial verlaufenden Schaufeln aufweisen, die auf der Rotorscheibe montiert oder damit einstückig sind. Typischerweise können die Schaufeln sich im wesentlichen axial in einer stromabwärtigen Pumprichtung erstrecken. Die Schaufeln können in einer im wesentlichen radial auswärtigen Richtung verlaufen, d. h. weg von der Drehachse, vorzugsweise derart, dass die Schaufeln radial auswärts von einer äußeren Peripherie der im wesentlichen ringförmigen Scheibe verlaufen. Alternativ können die Schaufeln sich axial in einer im wesentlichen stromaufwärtigen Pumprichtung erstrecken.Typically, a regenerative pumping mechanism may include a rotor disk (rotor, disk rotor), the rotor disk having at least one regenerative pump stage extending axially therefrom. Each regenerative pumping stage may have a generally annular array of axially extending blades mounted on or with the rotor disk are in one piece. Typically, the blades can extend substantially axially in a downstream pumping direction. The vanes may extend in a substantially radially outward direction, ie away from the axis of rotation, preferably such that the vanes extend radially outward from an outer periphery of the substantially annular disc. Alternatively, the blades can extend axially in a substantially upstream pumping direction.

Der regenerative Pumpenmechanismus kann weiter einen Stator aufweisen, der mindestens eine im wesentlichen kreisförmige Leitung definiert, innerhalb welcher im Betrieb die im wesentlichen ringförmige Anordnung von axial verlaufenden Schaufeln umlaufen kann. Jede regenerative Pumpenstufe des regenerativen Pumpenmechanismus kann eine im wesentlichen kreisförmige Leitung aufweisen. Jede Leitung kann über ihre gesamte Länge eine Querschnittsfläche haben, die größer als diejenige der einzelnen Schaufeln ist. Ein kleiner Teil der Leitung, der als „Abstreifer“ bekannt ist, kann einen reduzierten Querschnitt haben, der einen relativ engeren Spielraum zu den Schaufeln im Vergleich zum Rest der Leitung hat.The regenerative pumping mechanism may further include a stator defining at least one substantially circular conduit within which, in use, the substantially annular array of axially extending blades can rotate. Each regenerative pumping stage of the regenerative pumping mechanism may have a substantially circular conduit. Each conduit can have a cross-sectional area over its entire length which is greater than that of the individual blades. A small portion of the conduit known as a "scraper" may be of reduced cross-section that has a relatively narrower clearance with the blades compared to the rest of the conduit.

Typischerweise kann im Betrieb Fluid durch einen Einlass in die im wesentlichen kreisförmige Leitung eintreten und durch Wechselwirkung mit den Schaufeln auf der umlaufenden Rotorscheibe entlang der im wesentlichen kreisförmigen Leitung befördert werden. Die kreisförmige Leitung kann weiter einen Auslass aufweisen, der in Drehrichtung der Rotorscheibe vor dem Abstreifer positioniert ist. Wenn das Fluid den Auslass erreicht, bewirkt der sich verengende Querschnitt der im wesntlichen kreisförmigen Leitung eine Verdichtung des Fluids. Zur Minimierung des Druckanstiegs kann Fluid durch den Auslass strömen und die im wesentlichen kreisförmige Leitung verlassen.Typically, in operation, fluid can enter the substantially circular conduit through an inlet and be conveyed along the substantially circular conduit by interacting with the blades on the rotating rotor disk. The circular line can furthermore have an outlet which is positioned in front of the scraper in the direction of rotation of the rotor disk. When the fluid reaches the outlet, the narrowing cross-section of the essentially circular conduit causes the fluid to compress. In order to minimize the pressure increase, fluid can flow through the outlet and exit the substantially circular conduit.

Vorzugsweise kann der regenerative Pumpenmechanismus eine einfache regenerative Stufe mit einer einzigen, im wesentlichen kreisförmigen Leitung aufweisen, wobei der Auslass der kreisförmigen Leitung der Auslass des regenerativen Pumpenmechanismus bildet.Preferably, the regenerative pumping mechanism may comprise a simple regenerative stage with a single, substantially circular conduit, the outlet of the circular conduit forming the outlet of the regenerative pumping mechanism.

Alternativ kann der regenerative Pumpenmechanismus eine Mehrzahl von regenerativen Stufen und eine Mehrzahl von entsprechenden, im wesentlichen kreisförmigen Leitungen haben. Bei solchen Ausführungsformen ist der Auslass einer ersten, stromaufwärtigen, im wesentlichen kreisförmigen Leitung strömungsmäßig mit dem Einlass einer zweiten, stromabwärtigen, im wesentlichen kreisförmigen Leitung verbunden.Alternatively, the regenerative pumping mechanism may have a plurality of regenerative stages and a plurality of corresponding substantially circular conduits. In such embodiments, the outlet of a first, upstream, substantially circular conduit is fluidly connected to the inlet of a second, downstream, substantially circular conduit.

Der Siegbahn-Pumpenmechanismus und der regenerative Pumpenmechanismus sind in Reihe angeordnet. Daher kann der Auslass des Siegbahn-Pumpenmechanismus strömungsmäßig mit dem Einlass des regenerativen Pumpenmechanismus verbunden sein. Vorzugsweise ist der Auslass des Siegbahn-Pumpenmechanismus direkt mit dem Einlass des regenerativen Pumpenmechanismus verbunden. Vorzugsweise sind die abschließende Rotorscheibe es Siegbahn-Pumpenmechanismus und die Rotorscheibe des regenerativen Pumpenmechanismus einstückig als eine einzige Komponente ausgebildet.The Siegbahn pump mechanism and the regenerative pump mechanism are arranged in series. Therefore, the outlet of the Siegbahn pump mechanism can be fluidly connected to the inlet of the regenerative pump mechanism. The outlet of the Siegbahn pump mechanism is preferably connected directly to the inlet of the regenerative pump mechanism. Preferably, the final rotor disk of the Siegbahn pump mechanism and the rotor disk of the regenerative pump mechanism are integrally formed as a single component.

Der mindestens eine erste Pumpeneinlass, der stromauf des Siegbahn-Pumpenmechanismus positioniert ist, kann vorzugsweise an einem ersten Ende des Siegbahn-Pumpenmechanismus angeordnet sein. Mehr vorzugsweise kann der erste Pumpeneinlass stromauf des Siegbahn-Pumpenmechanismus an einem ersten Ende des Siegbahn-Pumpenmechanismus positioniert sein. Typischerweise kann der Auslass des Siegbahn-Pumpenmechanismus an einem axial distalen Ende des Siegbahn-Pumpenmechanismus vom ersten Pumpeneinlass positioniert sein. Die Mehrzahl von Siegbahn-Pumpenstufen können axial zwischen dem ersten Pumpeneinlass und dem Auslass des Siegbahn-Pumpenmechanismus positioniert sein.The at least one first pump inlet, which is positioned upstream of the Siegbahn pump mechanism, can preferably be arranged at a first end of the Siegbahn pump mechanism. More preferably, the first pump inlet can be positioned upstream of the Siegbahn pump mechanism at a first end of the Siegbahn pump mechanism. Typically, the outlet of the Siegbahn pump mechanism can be positioned at an axially distal end of the Siegbahn pump mechanism from the first pump inlet. The plurality of Siegbahn pump stages can be positioned axially between the first pump inlet and the outlet of the Siegbahn pump mechanism.

Der mindestens eine zweite Pumpeneinlass ist stromab mindestens einer ersten Siegbahn-Pumpenstufe und derart positioniert, dass in den Siegbahn-Pumpenmechanismus eintretendes Fluid mindestens einen Durchgang einer Siegbahn-Pumpenstufe absolviert. Vorzugsweise kann der zweite Pumpeneinlass in einer äußeren Wand des Siegbahn-Pumpenmechanismus angeordnet sein. Vorzugsweise ist der zweite Pumpeneinlass stromauf mindestens der letzten Siegbahn-Pumpenstufe des Siegbahn-Pumpenmechanismus angeordnet. Im Betrieb kann die Fluidströmung durch den zweiten Pumpeneinlass direkt radial einwärts durch eine Siegbahn-Pumpenstufe des Siegbahn-Pumpenmechanismus stromab des zweiten Pumpeneinlasses geleitet werden. Nach mindestens einem Durchgang durch eine Siegbahn-Pumpenstufe kann das Fluid dann durch weitere Siegbahn-Pumpenstufen des Siegbahn-Pumpenmechanismus strömen, oder kann in den Einlass des regenerativen Pumpenmechanismus strömen.The at least one second pump inlet is positioned downstream of at least one first Siegbahn pump stage and in such a way that fluid entering the Siegbahn pump mechanism completes at least one passage of a Siegbahn pump stage. The second pump inlet can preferably be arranged in an outer wall of the Siegbahn pump mechanism. The second pump inlet is preferably arranged upstream of at least the last Siegbahn pump stage of the Siegbahn pump mechanism. During operation, the fluid flow through the second pump inlet can be directed radially inward through a Siegbahn pump stage of the Siegbahn pump mechanism downstream of the second pump inlet. After at least one passage through a Siegbahn pump stage, the fluid can then flow through further Siegbahn pump stages of the Siegbahn pump mechanism, or it can flow into the inlet of the regenerative pump mechanism.

Vorteilhafterweise kann die Fluidströmung durch den zweiten Pumpeneinlass, die durch mindestens eine Siegbahn-Pumpenstufe hindurch passiert, die Fluidströmung durch den Auslass des Siegbahn-Pumpenmechanismus und in den regenerativen Pumpenmechanismus vergrößern. Dies ermöglicht ein effizienteres Pumpen des regenerativen Pumpenmechanismus, insbesondere bei niedrigeren Drücken.The fluid flow through the second pump inlet, which passes through at least one Siegbahn pump stage, can advantageously increase the fluid flow through the outlet of the Siegbahn pump mechanism and into the regenerative pump mechanism. This allows the regenerative pumping mechanism to pump more efficiently, especially at lower pressures.

Typischerweise kann das Vakuumsystem im Betrieb an eine Apparatur mit mindestens einer ersten und einer zweiten Subkammer gekuppelt sein. Vorzugsweise sind die ersten und die zweiten Subkammer strömungsmäßig verbunden. Beispielsweise kann die Apparatur ein Massenspektrometer mit einer ersten und einer zweiten Subkammer sein. Vorzugsweise kann die erste Subkammer strömungsmäßig mit dem zweiten Pumpeneinlass verbunden sein. Vorzugsweise kann die zweite Subkammer strömungsmäßig mit dem ersten Pumpeneinlass verbunden sein. Vorzugsweise kann das Vakuumsystem im Betrieb die erste und die zweite Subkammer der Apparatur differentiell auspumpen. Beispielsweise kann das Vakuumsystem Fluid aus den Subkammern der Apparatur zur Erzeugung eines ersten Drucks von etwa 1 mbar in der ersten Subkammer und eines zweiten Drucks auspumpen, der niedriger als der erste Druck in der zweiten Subkammer ist.Typically, during operation, the vacuum system can be coupled to an apparatus having at least a first and a second sub-chamber. The first and second sub-chambers are preferably fluidly connected. For example, the apparatus can be a mass spectrometer with a first and a second sub-chamber. The first sub-chamber can preferably be connected to the second pump inlet in terms of flow. The second sub-chamber can preferably be connected to the first pump inlet in terms of flow. Preferably, the vacuum system can differentially pump out the first and second sub-chambers of the apparatus during operation. For example, the vacuum system can pump fluid out of the sub-chambers of the apparatus to generate a first pressure of approximately 1 mbar in the first sub-chamber and a second pressure which is lower than the first pressure in the second sub-chamber.

Die Apparatur kann zusätzliche Niederdruck-Subkammern zu den oben beschriebenen haben, die durch das gleiche Vakuumsystem oder durch ein separates Vakuumsystem ausgepumpt werden können.The apparatus may have additional low pressure sub-chambers to those described above, which can be pumped out by the same vacuum system or by a separate vacuum system.

Da Vorsehen eines einfachen Durchgangs durch eine Siegbahn-Pumpenstufe zwischen dem zweiten Pumpeneinlass und dem Auslass des Siegbahn-Pumpenmechanismus kann vorteilhafterweise einen niedrigeren Leistungsverbrauch im Vergleich zu Durchgängen durch mehrere Siegbahn-Pumpenstufen zwischen dem zweiten Pumpeneinlass und dem Auslass des Siegbahn-Pumpenmechanismus erfordern.The provision of a single passage through a Siegbahn pump stage between the second pump inlet and the outlet of the Siegbahn pump mechanism can advantageously require a lower power consumption compared to passages through several Siegbahn pump stages between the second pump inlet and the outlet of the Siegbahn pump mechanism.

Typischerweise kann das Vakuumsystem weiter einen ersten Pumpenabschnitt stromauf des Siegbahn-Pumpenmechanismus aufweisen. Der erste Pumpenabschnitt, der Siegbahn-Pumpenmechanismus, und der regenerative Pumpenmechanismus können in Reihe angeordnet sein. Vorzugsweise kann der Fluidauslass des ersten Pumpenabschnitts strömungsmäßig mit einem Pumpeneinlass des Siegbahn-Pumpenmechanismus verbunden sein. Bei Ausführungsformen mit einem ersten Pumpenabschnitt stromauf des Siegbahn-Pumpenmechanismus kann der Einlass des ersten Pumpenabschnitts den ersten Pumpeneinlass bilden. Vorzugsweise kann der Auslass des ersten Pumpenabschnitts strömungsmäßig mit einem Einlass des Siegbahn-Pumpenmechanismus verbunden sein, wobei der Einlass des Siegbahn-Pumpenmechanismus stromauf des zweiten Pumpeneinlasses liegen kann.Typically, the vacuum system can further have a first pump section upstream of the Siegbahn pump mechanism. The first pump section, the Siegbahn pump mechanism, and the regenerative pump mechanism can be arranged in series. The fluid outlet of the first pump section can preferably be connected in terms of flow to a pump inlet of the Siegbahn pump mechanism. In embodiments with a first pump section upstream of the Siegbahn pump mechanism, the inlet of the first pump section can form the first pump inlet. The outlet of the first pump section can preferably be connected in terms of flow to an inlet of the Siegbahn pump mechanism, wherein the inlet of the Siegbahn pump mechanism can be located upstream of the second pump inlet.

Typischerweise kann, wenn das Vakuumsystem in Betrieb ist, die Gesamtströmung von Fluid, das den Siegbahn-Pumpenmechanismus verlässt, bis etwa 2000 Standard-cm³ pro Minute, vorzugsweise bis zu etwa 1000 Standaed-cm³ pro Minute betragen. Typischerweise können, wenn das Vakuumsystem in Betrieb ist, mindestens etwa 20%, vorzugsweise mindestens etwa 40%, mehr vorzugsweise mindestens etwa 50%, mehr vorzugsweise mindestens etwa 60%, höchst vorzugsweise mindestens etwa 80% der Gesamtströmung des Fluids, das den Siegbahn-Pumpenmechanismus verlässt, durch den zweiten Pumpeneinlass hindurch gelangt sein. Vorzugsweise kann im Betrieb der größte Teil der Gesamtströmung des den Siegbahn-Pumpenmechanismus verlassenden Fluids durch den zweiten Pumpeneinlass gelangt sein. Beispielsweise können im Betrieb von etwa 60% bis etwa 80% der Gesamtströmung des den Siegbahn-Pumpenmechanismus verlassenden Fluids durch den zweiten Pumpeneinlass gelangt sein.Typically, when the vacuum system is in operation, puts the total flow of fluid exiting the Siegbahn pumping mechanism to about 2000 standard cm ³ per minute, preferably up to about 1000 Standaed-cm ³ per minute. Typically, when the vacuum system is in operation, at least about 20%, preferably at least about 40%, more preferably at least about 50%, more preferably at least about 60%, most preferably at least about 80% of the total flow of the fluid carrying the Siegbahn Pump mechanism leaves, have passed through the second pump inlet. Preferably, during operation, most of the total flow of the fluid leaving the Siegbahn pump mechanism can have passed through the second pump inlet. For example, during operation from about 60% to about 80% of the total flow of the fluid leaving the Siegbahn pump mechanism can have passed through the second pump inlet.

Typischerweise können der Siegbahn-Pumpenmechanismus und der regenerative Pumpenmechanismus koaxial fluchtend sein. Vorzugsweise sind der Siegbahn-Pumpenmechanismus und der regenerative Pumpenmechanismus auf einer gemeinsamen Antriebswelle positioniert. Vorteilhafterweise kann dies ermöglichen, dass beide Pumpenmechanismen durch ein einziges Antriebsmittel, das mit der gemeinsamen Antriebswelle gekuppelt ist, betrieben werden.Typically, the Siegbahn pump mechanism and the regenerative pump mechanism can be coaxially aligned. The Siegbahn pump mechanism and the regenerative pump mechanism are preferably positioned on a common drive shaft. Advantageously, this can enable both pump mechanisms to be operated by a single drive means which is coupled to the common drive shaft.

Typischerweise kann das regenerative Pumpensystem mindestens eine etwa kreisförmige Leitung aufweisen. Vorzugsweise kann der regenerative Pumpenmechanismus mindestens zwei etwa kreisförmige Leitungen haben.Typically, the regenerative pumping system can have at least one approximately circular conduit. Preferably, the regenerative pump mechanism can have at least two generally circular conduits.

Typischerweise kann der erste Pumpenabschnitt ein Turbomolekular-Pumpenmechanismus mit mindestens einem Turbomolekular-Stapel sein. Jeder Turbomolekular-Stapel kann eine Mehrzahl von Turbomolekularstufen haben. Jede Turbomolekularstufe kann einen Rotor und einen axial fluchtenden Stator aufweisen. Der Rotor kann eine Anordnung von geneigten Rotorschaufeln aufweisen, die von einer Welle radial auswärts verlaufen. Der Stator kann eine ringförmige Anordnung von geneigten Statorschaufeln aufweisen, die im wesentlichen radial einwärts von einer äußeren Wand der Turbomolekularstufe verlaufen.Typically, the first pump section can be a turbo-molecular pumping mechanism with at least one turbo-molecular stack. Each turbo-molecular stack can have a plurality of turbo-molecular levels. Each turbo molecular stage can have a rotor and an axially aligned stator. The rotor may have an array of inclined rotor blades extending radially outward from a shaft. The stator may have an annular array of inclined stator blades extending substantially radially inward from an outer wall of the turbo-molecular stage.

Der Fachmann wird verstehen, dass die Anzahl der Turbomolekularstufen in einem Turbomolekular-Stapel von der Pumpenbauart abhängt. Als ein Beispiel kann jeder Turbomolekular-Stapel etwa 1 bis 20 Turbomolekularstufen aufweisen, vorzugsweise etwa 6 bis 14 Turbomolekularstufen. Vorzugsweise können die Turbomolekularstufen so angeordnet sein, dass sie eine abwechselnde Anordnung von Rotoren und Statoren bilden.Those skilled in the art will understand that the number of turbo-molecular stages in a turbo-molecular stack depends on the type of pump. As an example, each turbo-molecular stack can have about 1 to 20 turbo-molecular levels, preferably about 6 to 14 turbo-molecular levels. The turbo molecular stages can preferably be arranged in such a way that they form an alternating arrangement of rotors and stators.

Vorzugsweise kann der Turbomolekular-Pumpenmechanismus mindestens einen zweiten Turbomolekular-Stapel aufweisen. Vorzugsweise sind der erste und der zweite Turbomolekular-Stapel in Reihe angeordnet.Preferably, the turbo-molecular pumping mechanism can include at least a second Have turbo-molecular stacks. The first and second turbo-molecular stacks are preferably arranged in series.

Vorteilhafterweise können ein Siegbahn-Pumpenmechanismus und ein regenerativer Pumpenmechanismus, wie vorstehend beschrieben, in Verbindung mit einem Turbomolekular-Pumpenmechanismus ein effizientes Pumpen über einen Bereich von Drücken ergeben, insbesondere bei niedrigeren Drücken, beispielsweise in der Molekularströmungsform.Advantageously, a Siegbahn pumping mechanism and a regenerative pumping mechanism as described above in conjunction with a turbo-molecular pumping mechanism can provide efficient pumping over a range of pressures, particularly at lower pressures, for example in molecular flow form.

Zum Evakuieren einer Kammer kann der erste Pumpeneinlass mit einer Öffnung der Kammer verbunden sein. Der zweite Pumpeneinlass kann mit einem zusätzlichen System, beispielsweise einer Stützpumpe, verbunden sein.To evacuate a chamber, the first pump inlet can be connected to an opening of the chamber. The second pump inlet can be connected to an additional system, for example a support pump.

Vorteilhafterweise kann die Fluidströmung durch den zweiten Pumpeneinlass und durch mindestens eine regenerative Stufe die Fluidströmung durch den Auslass des Siegbahn-Pumpenmechanismus und in den regenerativen Pumpenmechanismus vergrößern. Dies kann den regenerativen Pumpenmechanismus in die Lage versetzen, effizienter zu pumpen, insbesondere bei niedrigeren Drücken, beispielsweise wenn der Druck am Einlass der regenerativen Stufe kleiner als etwa 0,1 mbar ist.The fluid flow through the second pump inlet and through at least one regenerative stage can advantageously increase the fluid flow through the outlet of the Siegbahn pump mechanism and into the regenerative pump mechanism. This can enable the regenerative pumping mechanism to pump more efficiently, particularly at lower pressures, for example when the pressure at the inlet of the regenerative stage is less than about 0.1 mbar.

Vorzugsweise kann der erste Pumpenabschnitt mindestens zwei Turbomolekularpumpen-Stapel aufweisen, die in Reihe angeordnet sind, derart, dass im Betrieb Fluid durch den ersten Turbomolekularpumpen-Stapel gelangt, und aus dem ersten Turbomolekularpumpen-Stapel austretendes Fluid kann direkt durch den zweiten Turbomolekularpumpen-Stapel geleitet werden, und aus dem zweiten Turbomolekularpumpen-Stapel austretendes Fluid kann in dem ersten Pumpeneinlass eintreten.The first pump section can preferably have at least two turbo-molecular pump stacks which are arranged in series such that fluid passes through the first turbo-molecular pump stack during operation, and fluid exiting from the first turbo-molecular pump stack can be passed directly through the second turbo-molecular pump stack and fluid exiting the second turbo molecular pump stack may enter the first pump inlet.

Alle vorstehend beschriebenen Aspekte können beliebig kombiniert werden.All of the aspects described above can be combined as desired.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrieben, in denen:

1 eine aufgeschnittene Darstellung eines Teils eines Vakuumsystems nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine schematische Darstellung eines Vakuumsystems nach der vorliegenden Erfindung zeigt.

The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:

1 Figure 3 shows a cut away view of a portion of a vacuum system according to the present invention;
2 Figure 3 shows a schematic representation of a vacuum system according to the present invention.

1 zeigt eine aufgeschnittene Darstellung eines Teils eines Vakuumsystems 1 nach der Erfindung. Das Vakuumsystem 1 weist einen Siegbahn-Pumpenmechanismus 2 und einen regenerativen Pumpenmechanismus 3 auf. 1 Figure 11 shows a cut-away view of part of a vacuum system 1 according to the invention. The vacuum system 1 has a Siegbahn pump mechanism 2 and a regenerative pump mechanism 3 on.

Der Siegbahn-Pumpenmechanismus 2 und der regenerative Pumpenmechanismus 3 sind in Reihe angeordnet. Das Vakuumsystem 1 weist einen ersten Pumpeneinlass 4 auf, der stromauf des Siegbahn-Pumpenmechanismus 2 angeordnet ist.The Siegbahn pump mechanism 2 and the regenerative pump mechanism 3 are arranged in series. The vacuum system 1 has a first pump inlet 4th on, the upstream of the Siegbahn pump mechanism 2 is arranged.

Der Siegbahn-Pumpenmechanismus 2 weist eine Mehrzahl von Siegbahn-Pumpenstufen 6 auf. Der Siegbahn-Pumpenmechanismus 2 kann eine Mehrzahl von Scheibenrotoren 7 aufweisen, die auf einer Antriebswelle 9 montiert sind. Im Betrieb kann die Antriebswelle 9 umlaufen, indem sie von einem Antriebsmittel (nicht dargestellt), angetrieben wird. Die Scheibenrotoren 7 können einstückig mit der Antriebswelle 9 ausgebildet und so konfiguriert sein, dass sie damit umlaufen. Die Scheibenrotoren 7 können auf der Welle 9 so montiert sein, dass sie radial auswärts davon wegragen.The Siegbahn pump mechanism 2 has a plurality of Siegbahn pump stages 6th on. The Siegbahn pump mechanism 2 can have a plurality of disc rotors 7th have on a drive shaft 9 are mounted. During operation, the drive shaft 9 rotate by being driven by a drive means (not shown). The disc rotors 7th can be integral with the drive shaft 9 be formed and configured to revolve therewith. The disc rotors 7th can on the wave 9 be mounted so that they protrude radially outward from it.

Jeder Scheibenrotor 7 kann axial angrenzend an mindestens einen ringförmigen Stator 8 positioniert sein. Die ringförmigen Statoren 8 können um die Antriebswelle 9 herum und nahe mindestens einem Scheibenrotor 7 angeordnet sein. Die ringförmigen Statoren 6 können sich im wesentlichen radial einwärts von einer äußeren Wand 15 der Siegbahn-Pumpenmechanismuskammer erstrecken. Jeder ringförmige Stator 8 kann eine Mehrzahl von im wesentlichen axial verlaufenden Wänden 16 aufweisen, die mindestens einen spiraligen Kanal zwischen sich bilden. Die Mehrzahl von im wesentlich axial verlaufenden Wänden 16 kann von den Oberflächen der ringförmigen Statoren 8 im wesentlichen parallel zur Achse der Antriebswelle 9 in einer im wesentlichen stromaufwärtigen Richtung und/oder einer im wesentlichen stromabwärtigen Richtung erstrecken.Any disc rotor 7th may be axially adjacent to at least one annular stator 8th be positioned. The annular stators 8th can around the drive shaft 9 around and near at least one disc rotor 7th be arranged. The annular stators 6th can extend substantially radially inward from an outer wall 15th the Siegbahn pump mechanism chamber extend. Any annular stator 8th may have a plurality of substantially axially extending walls 16 have which form at least one spiral channel between them. The plurality of substantially axially extending walls 16 can from the surfaces of the annular stators 8th substantially parallel to the axis of the drive shaft 9 extending in a substantially upstream direction and / or a substantially downstream direction.

Die stromabwärtige Richtung ist durch den Pfeil A angedeutet. Wenn das Vakuumsystem 1 sich in Betrieb befindet, kann Fluid in einer im wesentlichen stromabwärtigen Richtung A durch das Vakuumsystem strömen.The downstream direction is indicated by the arrow A. When the vacuum system 1 is in operation, fluid can flow in a substantially downstream direction A through the vacuum system.

Wenn im Betrieb ein „Durchgang“ einer Siegbahn-Pumpenstufe 6 als Fluidströmung durch den spiraligen Kanal zwischen einer einzigen im wesentlichen radial verlaufenden Fläche eines ringförmigen Stators 8 und einer einzigen im wesentlichen radial verlaufenden Fläche eines Scheibenrotors 7 definiert werden. Das Fluid kann entweder im wesentlichen radial auswärts oder im wesentlichen radial einwärts strömen, je nachdem, ob sich der Scheibenrotor 7 an der stromabwärtigen Seite oder der stromaufwärtigen Seite der Stufe 6 befindet.If there is a "passage" of a Siegbahn pump stage during operation 6th as fluid flow through the spiral channel between a single substantially radially extending surface of an annular stator 8th and a single substantially radially extending surface of a disk rotor 7th To be defined. The fluid can flow either substantially radially outwards or substantially radially inwards, depending on whether the disc rotor 7th on the downstream side or the upstream side of the stage 6th is located.

Das System weist weiter einen zweiten Pumpeneinlass 5 auf. Der zweite Pumpeneinlass 5 kann eine Öffnung in der Außenwand 15 des Siegbahn-Pumpenmechanismus 2 sein, durch welchen Fluid in das Vakuumsystem 1 eintreten kann. Der zweite Pumpeneinlass 5 kann stromab der mindestens einen Siegbahn-Pumpenstufe positioniert sein. Bei dieser Ausführungsform ist der zweite Pumpeneinlass 5 stromab der ersten fünf Siegbahn-Pumpenstufen positioniert. Der zweite Pumpeneinlass 5 ist so positioniert, dass im Betrieb durch den zweiten Pumpeneinlass 5 eintretendes Fluid mindestens einen einfachen Durchgang einer Siegbahn-Pumpenstufe 6 durchläuft.The system further has a second pump inlet 5 on. The second pump inlet 5 can be an opening in the outer wall 15th of the Siegbahn pump mechanism 2 be through what fluid into the vacuum system 1 can occur. The second pump inlet 5 can be positioned downstream of the at least one Siegbahn pump stage. In this embodiment, the second pump inlet is 5 positioned downstream of the first five Siegbahn pump stages. The second pump inlet 5 is positioned so that in operation through the second pump inlet 5 entering fluid at least one single passage of a Siegbahn pump stage 6th passes through.

Aus dem Siegbahn-Pumpenmechanismus 2 austretendes Fluid kann durch den Regenerativstufeneinlass 13 in den regenerativen Pumpenmechanismus 3 eintreten. From the Siegbahn pump mechanism 2 exiting fluid can through the regenerative stage inlet 13th in the regenerative pump mechanism 3 enter.

Der regenerative Pumpenmechanismus 3 kann mindestens eine ringförmige Anordnung von axial verlaufenden Schaufeln 10a, 10b aufweisen, die auf einer Rotorscheibe 11 montiert oder damit einstückig ausgebildet sind. Der regenerative Pumpenmechanismus 3 kann weiter einen Stator aufweisen, der mindestens eine ringförmige Leitung 12a, 12b bildet, in welcher die Schaufeln 10 umlaufen können. Jede etwa kreisförmige Leitung 12a, 12b entspricht einer ringförmigen Anordnung von axial verlaufenden Schaufeln 10a, 10b.The regenerative pump mechanism 3 can have at least one annular arrangement of axially extending blades 10a , 10b have on a rotor disk 11 mounted or formed in one piece with it. The regenerative pump mechanism 3 may further include a stator having at least one annular conduit 12a , 12b forms in which the blades 10 can rotate. Any roughly circular line 12a , 12b corresponds to an annular arrangement of axially extending blades 10a , 10b .

Der regenerative Pumpenmechanismus 3 kann weiter einen Auslass 14 aufweisen, durch welchen Fluid aus dem regenerativen Pumpenmechanismus 3 austreten kann. Der Auslass 14 des regenerativen Pumpenmechanismus 3 kann strömungsmäßig mit einem Auslass 17 des Vakuumsystems verbunden sein.The regenerative pump mechanism 3 can further have an outlet 14th have through which fluid from the regenerative pump mechanism 3 can emerge. The outlet 14th the regenerative pump mechanism 3 can flow with an outlet 17th of the vacuum system.

Die in 1 gezeigte Ausführungsform weist eine erste Leitung 12a, die mit dem Einlass 13 der regenerativen Stufe verbunden ist, und eine zweite Leitung 12b auf, die mit dem Auslass 14 der regenerativen Stufe verbunden ist. Im Betrieb kann Fluid durch den Regenerativstufeneinlass 13 in die erste Leitung 12a strömen. Das Fluid kann dann durch die Drehung der Schaufeln 10a, die auf der Rotorscheibe 11 montiert oder damit einstückig sind, um die erste Leitung 12a gefördert werden. Wenn das Fluid den „Abstreifer“ (nicht dargestellt) erreicht, wo die Querschnittsbreite der ersten Leitung 12a sich verengt, um einen relativ engeren Spalt mit den Schaufeln 10a zu ergeben, kann das Fluid aus der ersten Leitung 12a durch einen Auslass (nicht dargestellt) und in die zweite Leitung 12b strömen. Das Fluid kann dann durch die Drehung der Schaufeln 10b um die zweite Leitung 12b befördert werden. Das Fluid kann dann durch einen Regenerativstufenauslass 14 gelangen.In the 1 The embodiment shown has a first line 12a that with the inlet 13th the regenerative stage is connected, and a second line 12b on that with the outlet 14th connected to the regenerative stage. In operation, fluid can pass through the regenerative stage inlet 13th into the first line 12a stream. The fluid can then be released by the rotation of the blades 10a that are on the rotor disk 11 mounted or integral therewith to the first line 12a be promoted. When the fluid reaches the "scraper" (not shown) where the cross-sectional width of the first conduit is 12a narrows to a relatively narrower gap with the blades 10a can result in the fluid from the first line 12a through an outlet (not shown) and into the second conduit 12b stream. The fluid can then be released by the rotation of the blades 10b around the second line 12b to get promoted. The fluid can then pass through a regenerative stage outlet 14th reach.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Vakuumsystems (18) nach der Erfindung. 2 shows a schematic representation of a vacuum system ( 18th ) according to the invention.

Das Vakuumsystem 18 kann einen ersten Pumpenabschnitt 19 aufweisen. Typischerweise kann der erste Pumpenabschnitt 19 beispielsweise mindestens einen Turbomolekularpumpen-Stapel aufweisen, der eine Mehrzahl von Turbomolekularpumpenstufen aufweist.The vacuum system 18th can have a first pump section 19th exhibit. Typically, the first pump section 19th for example have at least one turbo-molecular pump stack which has a plurality of turbo-molecular pump stages.

Der erste Pumpenabschnitt 19 kann einen Einlass 20 aufweisen, durch welchen Fluid in das Vakuumsystem 18 eintreten kann, d.h. einen ersten Pumpeneinlass. Der erste Pumpenabschnitt 19 kann weiter einen Auslass 21 aufweisen, durch welchen Fluid aus dem ersten Pumpenabschnitt 19 austreten kann.The first pump section 19th can have an inlet 20th have through which fluid enters the vacuum system 18th can occur, ie a first pump inlet. The first pump section 19th can further have an outlet 21 have through which fluid from the first pump section 19th can emerge.

Der Auslass 21 des ersten Pumpenabschnitts 19 kann strömungsmäßig mit einem Siegbahn-Pumpenmechanismus 22 über einen ersten Siegbahn-Pumpenmechanismuseinlass 23 verbunden sein. Der Siegbahn-Pumpenmechanismus 22 kann weiter eine erste Siegbahn-Pumpenstufe 24 und eine zweite Siegbahn-Pumpenstufe 25 aufweisen, wobei die erste Siegbahn-Pumpenstufe 24 stromauf der zweiten Siegbahn-Pumpenstufe 25 angeordnet ist. Der Siegbahn-Pumpenmechanismus 22 kann weiter einen zweiten Siegbahn-Pumpenmechanismuseinlass 26, d.h. einen zweiten Pumpeneinlass aufweisen, durch welchen Fluid in den Siegbahn-Pumpenmechanismus 22 eintreten kann. Der zweite Siegbahn-Pumpenmechanismuseinlass 26 kann zwischen der ersten Siegbahn-Pumpenstufe 24 und der zweiten Siegbahn-Pumpenstufe 25 angeordnet sein.The outlet 21 of the first pump section 19th can flow with a Siegbahn pump mechanism 22nd via a first Siegbahn pump mechanism inlet 23 be connected. The Siegbahn pump mechanism 22nd can also use a first Siegbahn pump stage 24 and a second Siegbahn pump stage 25th have, the first Siegbahn pump stage 24 upstream of the second Siegbahn pump stage 25th is arranged. The Siegbahn pump mechanism 22nd can also have a second Siegbahn pump mechanism inlet 26th , ie having a second pump inlet through which fluid enters the Siegbahn pump mechanism 22nd can occur. The second Siegbahn pump mechanism inlet 26th can between the first Siegbahn pump stage 24 and the second Siegbahn pump stage 25th be arranged.

Fluid kann aus dem Siegbahn-Pumpenmechanismus 22 durch einen Siegbahn-Pumpenmechanismusauslass 27 austreten, der stromab der zweiten Siegbahn-Pumpenstufe 25 positioniert sein kann.Fluid can come from the Siegbahn pump mechanism 22nd through a Siegbahn pump mechanism outlet 27 exit, the downstream of the second Siegbahn pump stage 25th can be positioned.

Der Siegbahn-Pumpenmechanismusaslass 27 kann strömungsmäßig mit einem Einlass 28 eines regenerativen Pumpenmechanismus 29 verbunden sein. Im Betrieb kann gepumptes Fluid durch den regenerativen Pumpenmechanismus 29 strömen und durch den Auslass 30 des regenerativen Pumpenmechanismus austreten.The Siegbahn pump mechanism outlet 27 can flow with an inlet 28 a regenerative pumping mechanism 29 be connected. In operation, pumped fluid can be made by the regenerative pump mechanism 29 flow and through the outlet 30th leak from the regenerative pump mechanism.

Der Auslass 30 des regenerativen Pumpenmechanismus kann strömungsmäßig mit dem Auslass 31 des Vakuumsystems verbunden sein.The outlet 30th the regenerative pumping mechanism can flow with the outlet 31 of the vacuum system.

Es versteht sich, dass verschiedene Modifikationen der dargestellten Ausführungsformen gemacht werden können, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen, wie er in den anliegenden Ansprüchen definiert ist.It will be understood that various modifications can be made to the illustrated embodiments without departing from the spirit of the invention as defined in the appended claims.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: VakuumsystemVacuum system
22: Siegbahn-PumpenmechanismusSiegbahn pump mechanism
33: regenerativer Pumpenmechanismusregenerative pump mechanism
44th: erster Pumpeneinlassfirst pump inlet
55: zweiter Pumpeneinlasssecond pump inlet
66th: Siegbahn-PumpenstufeSiegbahn pump stage
77th: Siegbahn-ScheibenrotorSiegbahn disc rotor
88th: ringförmiger Siegbahn-Statorannular Siegbahn stator
99: Antriebswelledrive shaft
10a10a: Regenerativstufen-RotorschaufelanordnungRegenerative stage rotor blade assembly
10b10b: Regenerativstufen-RotorschaufelanordnungRegenerative stage rotor blade assembly
1111: RotorscheibeRotor disk
12a12a: Regenerativstufen-StatorleitungRegenerative stage stator line
12b12b: Regenerativstufen-StatorleitungRegenerative stage stator line
1313th: RegenerativstufeneinlassRegenerative stage inlet
1414th: RegenerativstufenauslassRegenerative stage outlet
1515th: AußenwandOuter wall
1616: axial verlaufende Wandaxially extending wall
1717th: VakuumsystemauslassVacuum system outlet
1818th: VakuumsystemVacuum system
1919th: erster Pumpenabschnittfirst pump section
2020th: Einlass des ersten PumpenabschnittsInlet of the first pump section
2121: Auslass des ersten PumpenabschnittsOutlet of the first pump section
2222nd: Siegbahn-PumpenmechanismusSiegbahn pump mechanism
2323: erster Einlass des Siegbahn-Pumpenmechanismusfirst inlet of the Siegbahn pump mechanism
2424: erste Siegbahn-Pumpenstufefirst Siegbahn pump stage
2525th: zweite Siegbahn-Pumpenstufesecond Siegbahn pump stage
2626th: zweiter Einlass des Siegbahn-Pumpenmechanismussecond inlet of the Siegbahn pump mechanism
2727: Auslass des Siegbahn-PumpenmechanismusOutlet of the Siegbahn pump mechanism
2828: Einlass des regenerativen PumpenmechanismusInlet of the regenerative pump mechanism
2929: regenerativer Pumpenmechanismusregenerative pump mechanism
3030th: Auslass des regenerativen PumpenmechanismusRegenerative pump mechanism outlet
3131: Auslass des VakuumsystemsOutlet of the vacuum system

Claims

Vacuum system according to Claim 1 , which further comprises a first pump section upstream of the Siegbahn pump mechanism, such that the first pump section, the Siegbahn pump mechanism, and the regenerative pump mechanism are arranged in series.

Vacuum system according to Claim 2 , wherein a fluid outlet of the first pump section is connected to the first pump inlet of the Siegbahn pump mechanism.

Vacuum system according to one of the Claims 1 until 3 wherein, when the vacuum system is in operation, at least about 20%, preferably at least about 40%, more preferably at least about 50%, more preferably at least about 60%, and most preferably at least about 80% of the total flow from the Siegbahn pump mechanism exiting fluid has passed through the second pump inlet.

Vacuum system according to one of the Claims 1 until 4th wherein the Siegbahn pump mechanism and the regenerative pump mechanism are arranged coaxially.

Vacuum system according to Claim 5 , wherein the Siegbahn pump mechanism and the regenerative pump mechanism are arranged on a common drive shaft.

Vacuum system according to one of the Claims 1 until 6th , each Siegbahn pump stage of the Siegbahn pump mechanism having a disc rotor and an opposing stator.

Vacuum system according to one of the Claims 1 until 7th wherein the regenerative pump mechanism comprises at least one conduit.

Vacuum system according to one of the Claims 2 until 8th wherein the first pump section comprises at least one turbo-molecular stack.