DE2050555A1 - Scheibe für eine Turbomolekular-Vakuumpumpe - Google Patents

Description

Bi.LZSRS HOCHVAKUUM GMBH, Heinrich-Hertz-Str.6

Scheibe für eine Turbomolekular-Vakuumpumpe

Die Erfindung betrifft eine Scheibe für eine Turbomolekular- Vakuumpumpe, wie sie z. B. in der Patentschrift No.AQiS575 beschrieben worden ist. -Eine solche Pumpe weist eine Mehrzahl von auf einem gemeinsamen Rotor aufgebrachten Läuferscheiben auf, welche mit ähnlichen Statorscheiben zur Erzeugung des Pumpeffektes zusammenwirken. Dieser beruht darauf, dass im molekularen Strcmungsbereich den einzelnen Molekülen des zu pumpenden Gases von den bewegten Scheiben ein Impuls mit einer Komponente in Förderrichtung erteilt wird.

Bisher wurden zwei Scheibentypen für Turbomolekular-Vakuurapumpen verwendet, &ie eine ist aus einer massi-

109844/0962

ven Scheibe hergestellt, in welche zur Scheibenebene schräge, radial verlaufende Nuten eingefräst sind, die andere ist aus Blech gefertigt, wobei durch Stanzen und Herausbiegen von Teilen der Scheibenfläche aus der Scheibenebene Schaufeln gebildet werden. Druckverhältnis und Saugvermögen einer Turbomolekular-Vakuumpumpe hängen in starkem Masse von der Geschwindigkeit der Läuferscheiben ab. Man trachtet deshalb danach, diese so hoch zu wählen, wie es die Festigkeitseigenschaften des Scheibenwerkstoffes erlauben.

Die Herstellung .gefräster Scheiben ist zeitraubend und aufwendig. Auch ergeben diese ein verhältnismässig geringes Saugvermögen, weil die Durchtrittsöffnungen für das gepumpte Gas nur einen geringen Teil der gesamten Scheibenfläche ausmachen. Man hat versucht, das Saugvermö^en durch Erhöhung der Drehzahl zu erhöhen, kommt dabei jedoch sehr bald an eine obere Grenze, Insbesondere ist bei den meist verwendeten Aluminiumlegierungen das Verhältnis von Festigkeit zu spezifischem Gewicht für den vorliegenden Anwendungszweck nicht optimal. Man könnte daran denken, Titanlegierungen als Werkstoff für die läuferscheiben einer Turbomolekularpumpe

109844/0962

zu benutzen. Titan lässt sich jedoch schwer verarbeiten, insbesondere nicht spanabhebend, so dass die Herstellung gefräster Scheiben aus solchen Legierungen kaum möglich ist.

Die durch Stanzen und Prägen aus Blech gefertigten Scheiben haben den Vorteil, dass sie leichter und mit geringerem Werkstoffaufwand herzustellen sind, was besonders bei Verwendung von teuren Speziallegierungen wichtig ist. Es ist eine derartige Scheibe für eine Turbomolekular-Vakuumpurape bekannt geworden, bei der auf einer ringförmigen Zone Oeffnungen in Form von radialen Schlitzen angebracht sind, die von Lippen eingefasst sind, die an den gegenüberliegenden Seiten der Scheibe überstehen und zwar derart, dass das Ganze das Aussehen einer Jalousie annimmt. Vorzugsweise erstrecken sich die Schlitze nicht bis an den Umfang der Scheibe, um einen durchlaufenden Metallkranz zu erhalten, der die Schaufeln untereinander •verbindet. Um diese bekannten Scheiben bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten verwenden zu können, ist es notwendig, sie beidseitig mit Lippen zu versehen, damit das Auftreten von Biegemomenten beim Betrieb vermieden wird.

109844/0962

Aus einer einzelnen Blechscheibe durch Herausbiegen von Teilen der Scheibenfläche aus der Scheibenebene hergestellte Scheiben für Turbomolekularpumpen weisen \ einen wesentlichen Nachteil auf, der im folgenden näher erläutert wird.

Um einen guten Wirkungsgrad zu erhalten, ist es wichtig, dass die Stator- und Läuferscheiben einer Turbomolekular-Vakuumpumpe " optisch dicht " sind d. h. sie sollen so ausgebildet sein, dass eine Durchsicht durch die Oeffnungen der einzelnen Scheibe in achsenparalle ler Richtung nicht möglich ist. Sind die Scheiben optisch nicht dicht, ermöglichen sie nämlich das Zurückfliegen einzelner Moleküle des gepumpten Gases.von der Kompressionsseite zur Ansaugseite der Pumpe ohne Zusammenstösse mit bewegten Pumpenteilen. Bei den gefrästen Scheiben wird die Forderung der optischen Dichtigkeit

P durch eine entsprechende Neigung der Nuten gegenüber der Scheibenebene erfüllt. Dagegen ist es bei den aus dünnem Blech gestanzten Scheiben mit aus der Scheibenebene herausgebogenen Schaufelflächen nur auf umständliche Weise möglich, optische Dichtigkeit zu erzielen. Dies gilt insbesondere für Scheiben aus sehr dünnem Blech, welches man aus Materialersparnisgründen und um

109844/0962

die Fliehkräfte bei hohen Drehzahlen möglichst klein .zu halten, verwenden möchte.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, eine neue Kon- ^J struktion für die Scheiben einer Turbomolekular-Vakuum— pumpe anzugeben, welche die Schwierigkeiten und Mängel der bekannten Scheiben nicht aufweist und billig herzustellen ist.

Die erfindungsgemässe Scheibe für eine Turbomolekularvakuumpumpe, welche auf einer ringförmigen Zone Oeffnungen in Form von radialen Schlitzen aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe ¥enigstens im Bereich der ringförmigen Zone als hohler Blechkörper ausgebildet ist, dessen planparallele, zur Scheibenachse senkrechte Seitenwände Schlitze aufweisen, die mit nach der Innenseite des Hohlkörpers gerichteten, die Durchtrittskanäle für das abzupumpende Gas begrenzenden Lippen versehen sind.

Zum besseren Verständnis der Erfindung sollen im nachfolgenden zwei Ausfuhrungsbeispiele derselben näher beschrieben werde».

109844/0962

Die Figur 1 a zeigt schematisch einen Ausschnitt aus einer Scheibe für eine Turbomolekularvakuumpumpe nach der Erfindung. Die Figur 1 b zeigt einen Schnitt nach der Linie C-O, die Figuren 1 c bis 1 d zeigen Schnitte entsprechend A-A bzw. B-B der Fig. 1 a.

Ein zweites Ausfuhrungsbeispiel ist in den figuren 2 a bis 2 d dargestellt.

Die Figur 3 zeigt schematisch, wie die erfindungsgemässen Scheiben als Stator- und Läuferscheiben in einer Turbo—

molekular-Vakuumpumpe angeordnet sind·

In der Figur 1 bezeichnet 1 den äusseren Hand der Scheibe, 2 den äusseren Rand des hohlen ringförmigen Blech— körpers, 3 und 4 die zur Achse der Scheibe senkrecht stehenden Seitenwände desselben, 5 die radialen Sehlitze zur Bildung der Gasdurchtrittsöffnungen, 6 durch Sinbiegen der Schlitzfläche nach der Innenseite des Hohlkörpers gebildete Lippen und ? einen den, Hohlkörper abschlieesenden Innenring·

Am einfachsten wird die beschriebene Scheibe aus zwei Blechteilen, welche die Seitenwände der Scheibe bilden» zusammengesetzt. Biese Blechteile lassen sich leicht

109844/0962

ν ■ ■■ ■ ■ ■ ■■ ■■

aus dünnem '"lech ζ. B. aus '^itanblech von 0,5 bis 1 mm Stärke ausstanzen und so formen, dass sie beim Zusammensetzen den gezeichneten Hohlkörper bilden, wobei, wie gezeichnet, die Schlitzöffnungen solchermassen gegeneinander versetzt werden müssen, dass jede zur Mittelebene der Scheibe senkrechte Gerade wenigstens eine der den Hohlkörper begrenzenden Seitenwände der Scheibe bzw. eine der Lippen durchstösst. Auf diese Weise wird die optische Dichtigkeit gewährleistet, wie die Figuren 1 c und 1 d erkennen lassen.

Die Figuren la bis 1 d zeigen eine vorzugsweise als Statorscheibe zu verwendende Scheibe, da sie den Aussenring 1 aufweist, mittels dessen sie unter Zwischenschaltung von entsprechenden Distanzringen in das Pumpengehäu se eingesetzt werden kann, wie nachfolgend aus der Beschreibung der Figur 3 ersichtlich wird« An ihrem Umfang werden die beiden Blechteile miteinander verbunden z» B. verschweisst; Es genügt eine gleichmässig verteilte Anzahl von Punktschweissungen, die am besten mittels Elektronenstrahls hergestellt werden.

Bei den Läuferscheiben ist es zweckmässig den Aussenring fortzulassen, da dessen Fläche zusätzliche Flieh-

109844/0962

kr'äfte, also eine zusätzliche Zugbeanspruchung erzeugt, aber zum Saugvermögen der Pumpe nichts beiträgt« -^ine solche Läuferscheibe ist in Figur 2 dargestellt, welche im übrigen gleich aufgebaut ist, wie die Scheibe nach der Figur 1. Entsprechende Teile sind daher mit gleichen Hinweisziffern wie in Figur 1 versehen«, Der hohle Blechkörper braucht in diesem Falle nach aussen hin ( am Scheibenumfang ) nicht abgeschlossen zu sein. Bei der Verwendung als Läuferscheiben dient der Innenring 7 als Tragkörper, mittels dessen die Scheibe mit der Antriebswelle der Pumpe verbunden ist. Um für hohe Drehzahlen den Seitenwänden der Scheibe einen genügenden Halt zu geben, empfiehlt es sich, die im Innern des Hohlkörpers einander berührenden Ränder-der Lippen 6 miteinander starr zu verbinden z· B. zu verschweissen. Es ist nicht notwendig, dass die Lippenränder gasdicht aneinander schliessen; kleine Spalte und Undichtigkeiten zwischen benachbarten Gasdurchtrittskanälen ( wie sie z, B, in den Figuren 1 c und 1 d zu sehen sind ) beeinträchtigen das Saugvermögen der Pumpe nicht.

In der Gesamtzusammenstellung der Figur 5 bedeutet 11 den zylindrischen Mantel des Pumpengehäuses, welches

10984Λ/0962

seitlich durch die beiden Stirnacheiben 12 und 13 abgeschlossen ist. An den Mantel 11 ist der Ansaugstutzen 14 angesetzt, durch den das zu pumpende Gas in den Saugraum 15 der Pumpe eintritt. Zu beiden Seiten des Saugraumes ist je ein Satz 16 bzw. 17 von Stator- und Läuferscheiben in an sich bekannter Weise im Pumpengehäuse angeordnet, wobei diese Scheiben den in Figur 1 bzw, 2 beschriebenen Aufbau besitzen. Die Statorscheiben werden durch ihre Aussenringe und vermittels der Distanzringe 18 vom Pumpengehäuse getragen, während die Läuferscheiben mittels ihrer Innenringe 19 sowie der Abstandsringe 20 mit der Antriebswelle 21 verbunden sind. Die Welle 21 wird von den Lagern 22 und 23 der Stirnscheiben 12 und 13 auf der Vorvakuumseite der Pumpe getragen. Das beim Betrieb der Pumpe vom Saugraum nach den beiden Vorvakuumräumen 23 der Pumpe geförderte Gas wird über die Leitungen 25 und 26 und durch den gemeinsamen Auspuffstutzen 27, an den in bekannter Weise eine Vorvakuumpumpe anzuschliessen ist, abtransportiert.

1098U/0962

Claims (4)

PATENTANSPRUECHE

1./ Scheibe für eine Turbomolekularvakuumpumpe, welche auf einer ringförmigen Zone Oeffnungen in Form von radialen Schlitzen aufweist," dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe wenigstens im Bereich der ringförmigen Zone als hohler Blechkörper ausgebildet ist, dessen planparallele, zur Scheibenachse senkrechte Seitenwände Sehlitze aufweisen, die mit nach der Innenseite des Hohlkörpers gerichteten, die Durchtrittskanäle für das abzupumpende Gas begrenzenden Lippen versehen sind.

2. Scheibe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Lippen durch nach einwärts gebogene Teile der Seitenwände des Hohlkörpers gebildet werden.

3. Scheibe nach Patentanspruch 4., dadurch gekennzeichnet, dass je eine Lippe eines Schlitzes der einen Seitenwand zusammen eit einer Lippe eines Schlitzes der anderen Seltenwand eine von der einen Seite der Scheibe zur anderen Seite derselben durchgehende Trennwand zwischen benachbarten Gasdurchtrittskanälen bildet«

10984W0962

4

4. Scheibe gemäss Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die radialen Schlitze in beiden Seitenwänden so gegeneinander versetzt angeordnet sind dass jede zur Scheibenachse parallele Gerade wenigstens eine der den Hohlkörper begrenzenden Wände oder eine der Lippen durchdringt.

PR 707*

109844/0962

Lee rseite