DE2231654A1

DE2231654A1 - Turbomolekularpumpe

Info

Publication number: DE2231654A1
Application number: DE19722231654
Authority: DE
Inventors: Ruediger Dr Ing Frank
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1972-06-28
Filing date: 1972-06-28
Publication date: 1974-01-17
Also published as: FR2191626A5

Description

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LEYBOLD-HERAEUS GMBH. & CO.KG. Köln-Bayental

Turbomolekularpumpe

Die Erfindung betrifft eine Turbomolekularpumpe mit einem Rotor und einem Stator sowie mit ineinandergreifenden Rotor- und Statorschaufeln.

Turbomolekularpumpen zeigen gegenüber Treibmittelpumpen den Nachteil eines höheren Leitwertverlustes. Dies bedeutet, daß die Ansaugfläche der Turbomolekularpumpe, in der Gasmoleküle aus dem zu evakuierenden Raum in den Förderbereich der Pumpe gelangen können, bei den bekannten Ausführungsformen wesentlich kleiner ist als beispielsweise der oberhalb der hochvakuumseitigen Pumpenstufe gebildete Diffusionsspalt einer öldiffusionspumpe. Eine wesentliche Verbesserung wurde bei einer bekannten Ausführungsform dadurch erreicht, daß die zunächst übliche zweiflutige, Horizontalanordnung, bei der der Ansaugflansch senkrecht zu den beiden divergierenden Förderrichtungen steht, durch eine einflutige, vertikale Anordnung ersetzt wurde,bei der der Ansaugflansch konzentrisch zum Rotor angebracht ist. Bei einer solchen bekannten Turbomolekularpumpe wird eine wesentliche Verminderung der Leitwertverluste erreicht und ihr Aufbau bildete die Grundlage für die vorliegende Erfindung.

Ausgehend von der Turbomolekularpumpe mit vertikal drehbarem Rotor zeigt sich weiterhin der Nachteil, daß der Ansaugquerschnitt der Pumpe, der im wesentlichöTdurch die Ringfläche des obersten Schaufelkranzes bestimmt wird, in Vergleich zum Gesamtquerschnitt des Anschlußflansches immer noch wesentlich kleiner ist als die Spaltfläche bei Diffusionspumpen. Der größte Teil des Ansaugquerschnittes wird bei der Turbomolekularpumpe bekannter Ausführung durch die Rotorstirnfläche verdeckt, wobei die Beschaufelung nur in einem relativ kurzen, radialen Ringbereich des Rotors angeordnet ist.

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Der Erfindung liegt somit die Aufgabenstellung zugrunde, das effektive Saugvermögen einer Turbomolekularpumpe mit einem Rotor und einem Stator sowie mit ineinandergreifenden Rotor- und Statorschaufeln zu verbessern. Das Kennzeichnende der Erfindung ist darin zu sehen, daß sich der Rotor zur Ansaugseite hin verjüngt und daß die Länge der ineinandergreifenden Rotor- und Statorschaufeln in Richtung der Verjüngung zunimmt.

Bekannt ist zwar bereits eine Ausführungsform einer Turbomolekularpumpe mit konischem Rotor, bei der die Innenflächen des Gehäuses und die Außenflächen des Rotors scharfkantige Schrauben- oder Spiralnuten aufweisen, die sich in entgegengesetzten Windungen derart kreuzen, daß die Kreuzungsstellen der Nutenpaare beim Umlauf des Rotors in der Förderrichtung fortgeführt werden. Eine solche Ausführungsform zeigt jedoch keine ineinandergreifenden Schaufeln mit einem endlichen Anstellwinkel zur Förderrichtung, und außerdem wird eine ungünstige konische Gehäuseform benötigt.

Bei der·erfindungsgemäßen Turbomolekularpumpe kann die Verjüngung des Rotors kontinuierlich oder zweckmäßig stufenweise erfolgen. Es wird auf der Hochvakuumansaugseite ein relativ großer, ringförmiger Ansaugspalt gebildet, in dem relativ lange Rotorschaufeln angeordnet sind. Mit der stufenweise, innerhalb der Pumpe fortschreitenden Verdichtung des Fördermediums kann der Spaltquerschnitt wieder verringert werden, so daß die Schaufellängen in Förderrichtung abnehmen können. Dies bedeutet einerseits die Schaffung einer genügend großen Ansaugfläche, welche mit der Ansaugfläche einer Treibmittelpumpe vergleichbar ist und andererseits eine Beschränkung der aus Festigkeitsgründen bei hohen Drehzahlen unerwünschten Schaufellängen auf den technisch wesentlichen Ansaugbereich.

Die Schaufeln des Rotos können dabei in bekannter Weise mit

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radial annähernd gleichbleibender Steigung, beispielsweise als entsprechend aufgebogene Blechzuschnitte hergestellt werden. Die gleiche Ausbildung ist auch für die gehäusefesten Schaufeln möglich. Da die Hintereinanderschaltung der Rotor- und Statorschaufeln einer Reihenschaltung von mehreren Pumpenstufen entspricht, kann gegebenenfalls im unterschiedlichen Schaufelanstellwinkel (gemessen zur Schaufelradebene) in deneinzelnen Pumpenstufen zweckmäßig sein.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt, aus dem sich weitere Erfindungsmerkmale ableiten lassen.

In dem Ausführungsbeispiel sind zwei Rotorhälften miteinander kombiniert, wobei im linken Teil der Zeichnung eine stufenweise Verjüngung des Rotors und im rechten Teil eine kontinuierliche Verjüngung dargestellt ist. In der praktischen Ausführungsform ist die gewählte Verjüngungsart selbstverständlich beidseitig gegeben.

In einem Pumpengehäuse 1 ist ein mit einer Antriebsdrehzahl von etwa 20 000 Umdrehungen/Minute antreibbarer Rotor 2 vertikal drehbar gelagert. Das Pumpengehäuse 1 trägt radial erstreckte gehäusefeste Statorschaufeln 3, während am Rotor 2 mit diesem bewegbare,gleichfalls radial erstreckte gerade Rotorschaufeln M- vorgesehen sind. Die Ansaugfläche der Turbomolekularpumpe wird durch den mit A als Radiusdifferenz bezeichneten Kreisringbereich gebildet. An das Pumpengehäuse 1 ist ein Anschlußflansch 5 angesetzt, wobei die kreisförmige Querschnittsfläche des Anschlußflansches konzentrisch zum Rotor,2 und zu der von dessen Beschaufelung gebildeten kreisringförmxgenAnsaugflache liegt.

Die übrigen in der Zeichnung nicht näher erläuterten Teile entsprechen der üblichen Anordnung bei Turbomolekularpumnen mit vertikal drehbarem Rotor wie sie beispielsweise in der US-PS 3 16 8 977 angegeben sind.

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Claims

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Ansprüche

Turbomolekularpumpe mit einem Rotor und einem Stator sowie mit ineinandergreifenden Rotor- und Statorschaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Rotor (2) zur Ansaugseite hin verjüngt und daß die" Länge der ineinandergreifenden Rotor- und Statorschaufeln (3, 4) in Richtung der Verjüngung zunimmt.
2. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung des Rotors (2) und die Länge der Rotorbzw. Statorschaufeln (3, 4) stufenweise zunehmen.
3. Turbomolekularpumpe mit einem Rotor und einem Stator sowie mit ineinandergreifenden Rotor- und Statorschaufeln, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Gehäuses (1) der Turbomolekularpumpe und dementsprechend die Länge der Rotor- nnd Statorschaufeln (3, Ό zur Ansaugseite hin zunehmen.

U. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß äie Rotorschaufeln (4) und die gehäusefesten Statorschaufeln (3) gerade Schaufeln mit radial annähernd gleicher Steigung sind.

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