DE2202383A1

DE2202383A1 - Turbomolekularpumpe

Info

Publication number: DE2202383A1
Application number: DE19722202383
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Walther
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1972-01-19
Filing date: 1972-01-19
Publication date: 1973-07-26

Description

LEYDOLD-HERAEUS 3MBH & CO.KG Köln-Bayental

71.018

Turbomolekularpumpe

Di· Erfindung betrifft eine Turbomolekularpumpe zur Hochvakuum- baw. Ultrahochvakuumerzeugung, bei der ein Rotor mit der Antriebswelle verbunden ist.

Bei bekannten Turbomolekularpumpen bereitet die Verbindung des Rotors mit der Antriebswelle erhebliche Schwierigkeiten, weil diese Verbindung außergewöhnlich hohe Drehzahlen zwischen 5.000 bis 20.000 U/min, ohne Änderung der genauen Justierung übertragen und außerdem eine sichere Abdichtung nach der Hochvakuum- bzw. Ultrahochvakuumseite darstellen soll. Die bekannten Verbindungen zwischen Antriebswelle und Rotor ergeben keine einwandfreie Ultrahochvakuumabdichtung, weil Schraubenverbindungen mit Dichtungselementen nach der Ultrahochvakuumseite vorgesehen sind.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, eine Turbomolekularpumpe zur Hochvakuum- bzw. Ultrahochvakuumerzeugung zu schaffen, bei der der Rotor nit der Antriebswelle einwandfrei verbunden und auf seiner Hochvakuumseite an der Antriebswelle vollständig abgedichtet ist. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Rotor nach der Hochvakuumseite hin völlig abgeschlossen ist und daß zwischen dem Ende der Antriebswelle und dem Rotor bei stehendem Rotor lösbare Sperrelemente vorgesehen sind. Die Verbindung zwischen Rotor und Antriebswelle kann dabei zweckmäßig über konische Paßflächen erfolgen. Damit läßt sich eine einwandfreie und für höchste Umdrehungsgeschwindigkeiten ausreichende Zentrierung durchführen, wobei anstelle

eines den Ratorflansch durchstoßenden Gewindeteils Sperrelemente vorgesehen sind, welche die konischen PaAflachen wenigstens während der Drehbewegung des Rotors gegeneinander in Achsenrichtung fixieren und das Lösen der Passung bei stehendem Rotor ermöglichen. Eine solche Ausbildung ermöglicht bei relativ einfacher baulicher Gestaltung eine einwandfreie Antriebsverbindung zwischen Rotor und Antriebswelle, bei der keine Teile der Antriebswelle mit der Hochvakuumseite des Rotors in Verbindung stehen bzw. den Rotorflansch durch- stoAen. Ein völliger Abschluß des Rotors gegenüber der Hochvakuumseite kann dabei sowohl durch eine geschlossene, einstöckige metallische Ausbildung als auch durch dicht eingesetzte, z.B.eingeschweißte Abdeckplatter im Rotor bzw. Rotorflansch erzielt werden.

Ein weiterer Vorteil kann gegebenenfalls dadurch erzielt werden, daß in einer nach der Vorvakuumseite offenen Aus nehmung eines Rotorflansches ein Schraubenbefestigungselement verdrehungssicher und vorzugsweise federelastisch längsverschiebbar gelagert ist, welches in die Antriebswelle, d.h. in eine entsprechend angepaßte Gewindeausnehmung der Antriebswelle,eingreift. Bei dieser Ausbildung kann die erforderliche Anpreßkraft der konischen Paßflächen durch Einschrauben der Antriebswelle erzeugt werden, wobei die Drehrichtung des Rotors so gewählt werden muß, daß die auftretenden Beschleunigungskräfte keine Lösung der Schraubenverbindung herbeiführen können.

Eine andere gegebenenfalls zweckmäßige Ausbildung kann dadurch erreicht werden, daß in der Antriebswelle mindestens eine Ausnehmung vorgesehen ist, welche über eine konische Paßfläche in eine angepaßte Aussparung des Rotorflansches mündet, und daß in dieser Ausnehmung ein fliehkraftverschiebbares Sperrelement gelagert ist. Bei einer solchen Antriebsverbindung wird somit zunächst

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durch entsprechendes Einpressen eine einwandfreie Konusverbindung hergestellt. Diese ist bei stehendem Rotor, wenn sich das fliehkraftverschiebbare Sperrelement in der Ruhelage befindet,leicht lösbar. Mit Beginn der Rotordrehung wird jedoch das fliehkraftverschiebbare Sperrelement nach außen geschleudert und verriegelt dadurch Antriebewelle und Rotor, da das Sperrelement teil weise in beide eingreift. Im allgemeinen erscheint es zweckmäßig, mehrer« Sperrelemente mit entsprechend ange paßten Ausnehmungen in symmetrischer Winkelverteilung am Umfang der Antriebswelle anzuordnen. Das Sperrelement kann zweckmäßig kugel- bzw. zylinderförmig sein.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann als Verbindung zwischen Antriebswelle und Rotor eine konische Paßfläche am Umfang eines tellerförmigen Endteils der Antriebswelle vorgesehen sein. Dabei ist im Bereich des Rotorflansches ein entsprechend konisch gestaltetes Paßstück vorzusehen, welches in die tellerförmige Ausnehmung mit Paßfläche eingreift.

Im allgemeinen kann die eine konusförmige Paßfläche zweckmäßig als Verjüngung der ANtriebswelle gestaltet sein.

Durch die Anwendung der Merkmale der Erfindung kann eine Verbindung zwischen Rotor und Antriebswelle einer Turbomolekularpumpe geschaffen werden, die bei einfachstem Aufbau und leichter Lösbarkeit hohe Umdrehungszahlen des Rotors ohne Beeinträchtigung der Justierung ermöglicht.

In der Zeichnung ist ein Ausfuhrungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt; es zeigen:

Figur 1 einen Schnitt durch einen Rotor mit

erfindungsgemäßer Befestigung der Antriebswelle,

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Figur 2 eine alternative Ausführungsform der Rotorbefestigung nach Figur 1,

Figur 3 einen Schnitt entsprechend Figur 1 mit

tellerförmigem Endteil der Antriebewelle.

In Figur 1 ist in schematischer Darstellung eine Turbomolekularpumpe gezeigt, bei der in der geschnittenen Ansicht die Verbindung zwischen einem Rotor 1 und einer Antriebswelle 2 naher erläutert wird. Der Rotor 1 besitzt einen als Zwischenboden ausgebildeten Rotorflansch 3, der nach der Ultrahochvakuumseite H völlig abgeschlossen ist. Nach der Vorvakuumseite 5 liegt eine konische Ausnehmung 6, in die die Antriebswelle 2 mit einem angepaßten konischen Endteil 7 eingreift. Im konischen Endteil 7 sowie im Rotorflansch 3 befinden sich Teilabschnitte von Ausnehmungen 8, in denen als fliehkraftverschiebbare Sperrelemente Kugeln 9 verschiebbar gelagert sind. Die Ausnehmungen 8 sind gegenüber der Rotorachse aufwärts geneigt, wobei der Winkel mit der Rotorachse etwa U5° beträgt, to daß ein einwandfreies Zurückfallen der Kugeln bei stillstehendem Rotor ermöglicht wird. Diese Neigung ermöglicht außerdem, daß bereits bei geringen Drehzahlen des Rotors eine sichere Sperrwirkung erreicht wird. Die konische Passung zwischen der Rotorausnehmung 6 und dem konischen Endteil 7 der Antriebswelle 2 zeigt einen Neigungswinkel gegenüber der Rotorachse von 15°.

Die übrigen, in der Ausschnittdarstellung und in der Gesamtansicht nicht näher erläuterten Tei^ entsprechen dem üblichen Aufbau von Turbomolekularpumpen zur Hochvakuumerzeugung .

Bei der alternativen Ausführung nach Figur 2 beschränkt sich die Darstellung auf die Rotorbefestigung; hierbei die Ausnehmung 6 des Rotorfiansches 3 in einem

oberen Teil 10 verlängert, in den ein Schraubenbefestigungs- element 11 verdrehungssicher und unter federelastischer Ab stützung auf zwei Blattfedern 12 längsverschiebbar gelagert ist. Zur Halterung dient ein Gewindering 13. Das Schrauben befestigungselement 11 greift mit seinem Gewindeteil 14 in eine entsprechend angepaßte Gewindeausnehmung 15 des konischen Teils 7 der Antriebswelle 2.

Schließlich zeigt Figur 3 eine Rotorbefestigung, bei der an der Antriebswelle 2 ein tellerförmiger Endteil 16 vorgesehen ist, welcher gegenüber einem konischen Ansatzstück 17 des Rotorflansches 3 die konische Passung bildet. Die Befestigung erfolgt zusätzlich, wie in Figur 2 dargestellt, durch Verwendung des Schraubenbefestigungselementes 11.

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Claims

PATENTANSPROCIiE

ί l.J Turbomolekularpumpe zur Hochvakuum- bzw. ültrahoch-— vakuumerzeugung, bei der ein Rotor mit.der Antriebswelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor nach der Hochvakuumseite hin völlig abgeschlossen ist und daß zwischen dem Ende (7) der Antriebswelle (2) und dem Rotor (1) bei stehendem Rotor lösbare Sperrelemente (9,1U) vorgesehen sind.
2. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer nach der Vorvakuumseite offenen Ausnehmung (6) eines Rotorflaneches (3) ein Schraubenbefestigungselement (11) verdrehungssicher gelagert ist, welches in die Antriebswelle (2) eingreift.
3. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Antriebswelle (2) mindestens eine Ausnehmung (8) vorgesehen ist, welche über eine konische Paßfläche in eine angepaßte Ausnehmung des Rotors (1) mündet und daß in dieser Ausnehmung (8) ein fliehkraftverschiebbares Sperrelement (9) gelagert ist.
4. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, Jaß das fliehkraftverschiebbare Sperrelement (9) kugelförmig ist.
5. Turbomolekularpumpe nach Anspruch U, dadurch gekennzeichnet, daß das fliehkraftverschiebbare Sperrelement (9) zylinderförmig ist.
6. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindung zwischen der Antriebswelle (2) und dem Rotor (3) eine konische Paßfläche am Umfang eines tellerförmigen Endteiles (16) der

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Antriebswelle (2) vorgesehen ist.
7. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konusförmige Paßfläche als Verjüngung der Antriebswelle (2) gestaltet ist.
8. Turbomolekularpumpe nach einem der vorhergehenden AnsprQche₍ dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1) einstückig ausgebildet ist.

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