DE2050555B2 - Scheibe fuer eine turbomolekularvakuumpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheibe für eine Turbomolekularvakuumpumpe, welche auf einer ringförmigen Zone öffnungen in Form von radialen Schlitzen aufweist, wie sie z. B. in der Patentschrift 015 573 beschrieben worden ist. Eine solche Pumpe weist eine Mehrzahl von auf einem gemeinsamen Rotor aufgebrachten Läuferscheiben auf, welche mit ähnlichen Statorscheiben zur Erzeugung des Pumpefiektes zusammenwirken. Dieser beruht darauf, daß im molekularen Strömungsbereich 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 Turbomolekularvakuumpumpon verwendet. Die eine ist aus einer massiven Scheibe hergestellt, in welcher 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 Turbomolekularvakuumpumpe 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 Saugvermögen durch Erhöhung der Drehzahl zu erhöhen, kommt dabei jedoch sehr bald an eine obere Grenze. Insbesondere ist bei den meist verwendeten Aluminkunlegierungen das Verhältnis von Festigkeit zu spezifischem Gewicht für den vorliegenden Anwendungszweck nicht optimal. Man

ίο könnte daran denken, Titanlegierungen als Werkstoff für die Läuferscheiben einer Turbomolekularvakuumpumpe 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 Werksfoffaufwand herzustellen sind, was besonders bei Verwendung von teuren Speziallegierungen wichtig ist. Es ist eine derartige Scheibe für eine" Turbomolekularvakuumpumpe bekanntgeworden, bei der auf einer ringförmigen Zone öffnungen in Form von radialen Schlitzen angebracht sind, die von Lippen eingefaßt sind, die an den gegenüber-

liegenden Seiten der Scheibe ül-erstehen, und zwar derart, daß das Ganze das Aussehen einer Jalousie annimmt. Vorzugsweise erstrecken sich die Schlit7c 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.

Aus einer einzelnen Blechscheibe durch Herausbiegen von Teilen der Scheibenfläche aus der Scheibenebene hergestellte Scheiben für Turbomolekularvakuumpumpen 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 Turbomolekularvakuumpumpe »optisch dicht« sind, d. h., sie sollen so ausgebildet sein, daß eine Durchsieht durch die öffnungen der einzelnen Scheibe in achsenparalleler 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 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 die Fliehkräfte bei hohen Drehzahlen möglichst klein zu halten, verwenden möchte.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, eine neue Konstruktion für die Scheiben einer Turbomolekularvakiiumpumpe anzugeben, welche die Schwierigkeiten und Mangel der bekannten Scheiben nicht aufweist und billig herzustellen ist.
Die erfindungsgemäße Scheibe für eine Turbomo-

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lekularvakuumpumpe, welche auf einer ringförmigen sichtlich wird. An ihrem Umfang werden die beiden

Zone Öffnungen in Form von radialen Schlitzen auf- Blechteile miteinander verbunden, z. B. verschweißt;

weist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe es genügt eine gleichmäßig verteilte Anzahl von

wenigstens im Bereich der ringförmigen Zone als Punktschweißungen, die am besten mittels hlektro-

hohler Blechkörper ausgebildet ist, dessen planparal- 5 nenstrahls hergestellt werden.

lele, zur Scheibenachse senkrechte Seitenwärde Bei den Läuferscheiben ist es zweckmäßig, den

Schlitze aufweisen, die mit nach der Innenseite des Außenring fortzulassen, da dessen Flache zusätzliche

Hohlkörpers gerichteten, die Durchtrittskanäle für das Fliehkräfte, also eine zusätzliche Zugbeanspruchung

abzupumpende Gas begrenzenden Lippen versehen erzeugt, aber zum Saugvermögen der Pumpe nichts

sind. ίο beiträgt. Eine solche Läuferscheibe ist in F ι g. 2 dar-

Zum besseren Verständnis der Erfindung sollen im gestellt, welche im übrigen gleich aufgebaut ist wie

nachfolgenden zwei Ausführungsbeispiele derselben die Scheibe nach der Fig. 1. Entsprechende 1 eile

näher beschrieben werden. sind daher mit gleichen Hinweisziffern wie m Fi g. 1

Die Fig. la zeigt schematisch einen Ausschnitt versehen. Der hohle Blechkörper braucht in diesem aus einer Scheibe für eine Turbomolekularvakuum- 15 Falle nach außen hin (am Scheibenumfang) nich: abpumpe nach der Erfindung, geschlossen zu sein. Bei der Verwendung als Laufer-

die Fig. Ib zeigt eineu Schnitt nach Linie C-C, scheiben dient der Innenring7 als Tragkörper, mit-

die F i g. I c und 1 d zeigen Schnitte entsprechend tels dessen die Scheibe mit der Antriebswelle der

A-A bzw. B-B der F i g. 1 a. Pumpe verbunden ist. Um für hohe Drehzahlen den

Ein zweites Ausführungsbeispiel ist in den 20 Seitenwänden der Scheibe einen genügenden Halt zu

F i g. 2 a bis 2 d dargestellt. geben, empfiehlt es sich, die im Innern de* Hohlkoi-

Die F i g. 3 zeigt schematisch, wie die erfindungs- pers einander berührenden Ränder der Lippen 6 mit-

gemäßen Scheiben als Stator- und Läuferscheiben in einander starr zu verbinden, z. B. zu verschweißen. Es

einer Turbomolekularvakuumpumpe angeordnet sind. ist nicht notwendig, daß die Lippenränder gasdicht

In der Fig. 1 bezeichnet 1 den äußeren Rand der 25 aneinanderschließen; kleine Spalte und Undichtig-

Scheibe, 2 den äußeren Rand des hohlen ringförmi- keilen zwischen benachbarten Gasdurchtnttskanälen

gen Blechkörpers, 3 und 4 die zur Achse der Scheibe (wie sie z. B. in den F i g. 1 c und 1 d zu sehen sind)

senkrecht stehenden Seitenwände desselben, 5 die ra- beeinträchtigen das Saugvermögen der Pumpe nicht.

dialen Schlitze zur Bildung der Gasdurchtrittsöffnun- In der Gesamtzusammenstellung der F i g. 3 be-

gen, 6 durch Einbiegen der Schlitzfläche nach der In- 30 deutet 11 den zylindrischen Mantel des Pumpenge-

nenseite des Hohlkörpers gebildete Lippen und 7 häuses, welches seitlich durch die beiden Stirnschei-

einen den Hohlkörper abschließenden Innenring. ben 12 und 13 abgeschlossen ist. An den Mantel 11

Am einfachsten wird die beschriebene Scheibe aus ist der Ansaugstutzen 14 angesetzt, durch den das zu zwei Blechteilen, welche die Seitenwände der Scheibe pumpende Gas in den Saugraum 15 der Pumpe einbilden, zusammengesetzt. Diese Blechteile lassen sich 35 tritt. Zu beiden Seiten des Saugraumes ist je ein Satz leicht aus dünnem Blech, z. B. aus Titanblech von 16 bzw. 17 von Stator- und Läuferscheiben in an 0,5 bis 1 mm Stärke, ausstanzen und so formen, daß sich bekannter Weise im Pumpengehäuse angeordsie beim Zusammensetzen den gezeichneten Hohl- net, wobei diese Scheiben den in F i g. 1 bzw. 2 bekörper bilden, wobei, wie gezeichnet, die Schlitzöff- s^hriebenen Aufbau besitzen.

nungen solchermaßen gegeneinander versetzt werden 40 Die Statorscheiben werden durch die Außenringe müssen, daß jede zur Mittelebene der Scheibe senk- und vermittels der Distanzringe 18 vom Pumpengerechte Gerade wenigstens eine der den Hohlkörper häuse getragen, während die Läuferscheiben mittels begrenzenden Seitenwände der Scheibe bzw. eine der ihrer Innenringe 19 sowie der Abstandsringe 20 mit Lippen durchstößt. Auf diese Weise wird die optische der Antriebswelle 21 verbunden sind. Die Welle 21 Dichtigkeit gewährleistet, wie die Fig. Ic und Id 45 wird von den Lagern 22 und 23 der Stirnscheiben 12 erkennen lassen. und 13 auf der Vorvakuumseite der Pumpe getragen.

Die F i g. 1 a bis 1 d zeigen eine vorzugsweise als Das beim Betrieb der Pumpe vom Saugraum 15 nach

Statorscheibe zu verwendende Scheibe, da sie den den beiden Vorvakuumräumen 23 der Pumpe gefor-

Außenring 1 aufweist, mittels dessen sie unter Zwi- derle Gas wird über die Leitungen 25 und 26 und

schenschaltung von entsprechenden Distanzringen in durch den gemeinsamen Auspuffstutzen 27, an den in

das Pumpengehäuse eingesetzt werden kann, wie bekannter Weise eine Vorvakuumpumpe anzuschlie-

nachfolgend aus der Beschreibung der F i g. 3 er- ßen ist, abtransportiert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Scheibe für eine Turbomolekularvakuumpumpe, welche auf einer ringförmigen Zone Öffnungen 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 (3, 4) Schlitze (5) aufweisen, die mit nach der Innenseite des Hohlkörpers gerichteten, die Durchtrittskanäle für das abzupumpende Gas begrenzenden Lippen (6) versehen sind.

2. Scheibe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippen (6) durch nach einwärts gebogene Teile der Sei ten wände (3,4) des Hohlkörpers gebildet werden.

3. Scheibe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Lippe (6) eines Schlitzes (5) der einen Seitenwand (3) zusammen mit einer Lippe (6) eines Schlitzes (5) der anderen Seitenwand (4) eine von der einen Seite der Scheibe zur anderen Seite derselben durchgehende Trennwand zwischen benachbarten Gasdurchtrittskanälen bildet.

4. Scheibe gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Schlitze (5) in beiden Seitenwänden (3,4) so gegeneinander versetzt angeordnet sind, daß jede zur Scheibenachse parallele Gerade wenigstens eine der den Hohlkörper begrenzenden Wände (3, 4) oder eine der Lippen (6) durchdringt.