DE2249985A1

DE2249985A1 - Turbomolekularpumpe

Info

Publication number: DE2249985A1
Application number: DE19722249985
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Walther
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1972-10-12
Filing date: 1972-10-12
Publication date: 1974-04-18

Description

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

Turbomolekularpumpe

Die Erfindung betrifft eine Turbomolekularpumpe mit einem mit dem Pumpengehäuse verbundenen Stator sowie mit einem Pumpenrofor, dessen elektrischer Antriebsmotor unmittelbar auf der mehrfach gelagerten Rotorwelle liegt.

Zur Vakuum- bzw, Hochvakuumerzeugung sind bereits Turbomolekularpumpen bekannt, bei denen der mit Schaufelkränzen versehene Pumpenrotor in einem gleichfalls eine Beschaufelung aufweisenden Stator mit'hoher Drehzahl angetrieben wird. Beim Hochlaufen des Pumpenrotors bis zur Betriebsdrehzahl, die bei etwa 20 000 bis 50 000 Umdrehungen/MIn₀ liegen kann, ergeben sich Schwingungserscheinungen, deren Auftreten dadurch gedämpft wird, daß an den Lagerstellen in bekannter Weise zusätzliche Dämpfungselemente in Form von Federpaketen oder dgl. vorgesehen sind. Diese ermöglichen in gewissem Umfang eine Selbstzentrierung der Rotorwelle..

Beim Einsatz einer Turbomolekularpumpe in Verbindung mit erschütterungsempfindlichen Apparaten, Z₀B₀ Elektronenmikroskopen, erscheint die Dämpfung der Schwingungen durch die elastische Lagerung derRotorwelle als nicht ausreichend. Zur Vermeidung von Fundamenttrennungen und SpezialVerbindungen zwischen der Turbomolekularpumpe und der Apparatur ist daher eine weitere Unterdrückung der durch die hohen Drehzahlen ausgelösten Schwingungen erforderlich.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Gehäuse des Antriebsmotor in einem Flanschteil des ·

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Pumpengehäuses elastisch gelagert ist. Hierdurch ergibt sich im allgemeinen eine doppelelastische Lagerung, da auch die Lagerstellen der Rotorwelle mit vorteilhaft dämpfenden Feder-Paketen oder dgl. versehen sind. Eine solche Turbomolekularpumpe erzeugt nur extrem geringe Schwingungen am Fundament.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es zweckmäßig sein, das Genaust; utb Aniriebsmotors in einer Ausnehmung des Flanschteiles mit Hilfe von gummielastischen Dichtungselementen zu lagern, weiche eine Vakuumabdichtung bilden« Da der elektrische Antriebsmotor der Turbomolekularpumpe vorteilhaft eine in sich abgeschlossene Einheit bildet, erscheint die Trennstelle zwischen dem Motorgehäuse im Bereich des unteren Gehäuseendes und einer Aussparung des Flanschten es des Pumpen gehäuses als besonders zweckmäßig. Die Dichtungse.iemente können vorteilhaft in mehreren Ebenen abdichtene O-Ringe sein.

Bei einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform kann das Gehäuse des Antriebsmotors in einer Ausnehmung des Flanschteiles zusätzlich oder ausschließlich federelastisch abgestützt sein. Eine vorteilhafte konstruktive Lösung zur Herstellung der federelastischen Abstützung kann derart aufgebaut sein, daß das Gehäuse des Antri-ebsmotors gegen spiegeisymmetrisch schrägliegende, am Umfang gleichmäßig verteilte Druckfedern abgestützt ist und mit einer gummielastischen Dichtung in einer Ausnehmung des Flanschteiles liegt- Eine solche Ausbildung ergibt eine besonders weiche Aufhängung des Antriebsmotors.

Bei einer alternativ zweckmäßigen Ausbildung der Lagerung kann das Gehäuse des Antriebsmotors über eine kreisringscheibenförmige Membrane mit dem Flanschteil verbunden sein. Eine solche Verbindung läßt sich auch vakuumdicht ausbilden.

Da die Druckdifferenz zwischen dem Innenraum des Pumpengehäuses und der Umgebungsatmosphäre eine Vorspannung auf die

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Lagerung des Antriebsmotors darstellt, erscheint es gegebenenfalls zweckmäßig auf eine Abdichtung zwischen dem Antriebsmotor und dem Flanschteil zu verzichten und diese dadurch zu erreichen, daß der durch den Flanschteil des Pumpengehäuses nach der rotorabgewandten Seite hindurchragende Teil des Antriebsmotors mit einer Kappe überfangen ist, die mit ihrem Randteil gegenüber dem Flanschteil des Pumpengehäuses abgedichtet ist.

Bei. der Ausbildung der elastischen Lagerung des Ant'riebsmotors ist im allgemeinen darauf zu achten, daß in jeder zulässigen Auslenkungs*wl^ge der Pumpenrotor gegenüber dem Stator frei bewegbar bleibt. Es erscheint daher zweckmäßig, die Auslenkung des Gehäuses des Antriebsmctors in der elastischen Lagerung des Flanschteils zu begrenzen.

Eine derartige Turbomolekularpumpe bietet den Vorteil extrem geringer Schwingungsanfachung sowie Übertragung an mit ihr verbundene Bauelemente»

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt, aus denen sich weitere Erfindungsmerkmale ergeben; es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Turbomolekularpumpe gemäß der Erfindung;

Figur 2 eine Ausschnittdarstellung mit einer alternativen Motoraufhängung;

Figur 3 eine weitere Ausschnittdarstellung mit Druckfederabs'tützunp; des Antriebsmotors;

Figur 4 eine Ausschnittdarstellung mit einer Membranaufhängung des Antriebsmotors.

In der Ausführungsform nach Figur 1 erkennt man eine Turbomolekularpumpe, deren Pumpengehäuse 1 durch einen Flanschteil 2 abgeschlossen ist, Im Inneren des Pumpengehäuses 1 befindet sich ein Stator 3. Ein Rotor M- ist über eine mehrfach gelagerte Rotorwelle 5 mit einem elektrischen Antriebsmotor δ

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verbunden. Die Lagerungen der Rotorwelle 5 sind Kugellager 7, die durch elastische Federpakete 8 eine gewisse radiale Verschiebbarkeit aufweisen, wodurch eine Selbstzentrierung des Rotors und der Rotorwelle sowie eine gewisse Unterdrückung der Schwingungsanfachung erreicht wird.

In einer Mittelausnehmung 9 des Flanschteiles 2 ist ein Gehäuse 10 des Antriebsmotors 6 in gummielastischen Dichtungsringen 11, 12 gelagerte Durch diese elastischen Dichtungsringe 11, 12 wird gleichzeitig eine vakuumdichte Absperrung zwischen dem vorvakuumseitigen Pumpeninnenraum und der Umgebungsatmosphäre erzielt. Zur Befestigung des Gehäuses dient ein ringförmiger Ansatz 13, sowie ein Gewindering 14, der auf einen Gewindeabschnitt 15 des Gehäuses 10 aufgeschraubt ist. Die Breite der Spaltöffnung a ist so bemessen, daß der Rotor 4 auch bei max. Auslenkung gegenüber dem Stator 3 frei bewegbar bleibte

Bei der Ausführungsform der Figur 2 ist die Lagerung des Gehäuses 10 im Flanschteil 2 des Pumpengehäuses 1 dadurch alternativ gestaltet, daß drei gummielastische O-Ringe 16, 17, in entsprechenden Nutenaussparungen 19, 20, 21 angeordnet sind, welche die elastische Lagerung und die Vakuumabdichtung übernehmen ο Die übrigen, nicht näher erläuterten Bauteile entsprechen der Ausführungsform nach Figur 1.

Während die im vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen eine Abdichtung des Innenraumes des Pumpengehäuses durch die Lagerung des Motorgehäuses am Flanschteil erzielen, ist bei den Ausführungsformen der Figuren 3 und 4 eine vakuumdichte Absperrung an der Lagerstelle nicht vorgesehen. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit einer weicheren Ausbildung der Motoraufhängung .

Figur 3 zeigt die Anwendung von Spiegel-symmetrisch schrägliegenden, am Umfang gleichmäßig verteilten Federn 22, 23, die in entsprechenden schrägliegenden Sacklochbohrungen 24, 2S

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gehalten sind und die gegen eine Schrägfläche an einem Ansatzteil 26 sowie an einem Schrägring 27 anliegen, Im Bereich eines mittleren zylinderförmigen Tellers 28 des Gehäuses 10 liegt in der Nutenaussparung 20 ein gummielastischer O-Ring 17,· entsprechend der Ausbildung nach Figur 2„ Zur Erreichung der erforderlichen Vakuumabdichtung ist der nach der rotorabgewandten Seite hindurchragende Teil des Antriebsmotors 6 mit einer Kappe 29 überfangen, die mit ihrem Randteil 30 durch eine gummielastische Dichtung 31 gegenüber dem Flanschteii 1 des Pumpengehäuses 1 abgedichtet ist. Bei dieser Ausführungsform wird die Aufhängung des Motorgehäuses vom Differenzdruck entlastet und kann - wie bereits erläutert - weicher ausgebildet sein.

Eine weitere, gleichfalls druckentlastete Aufhängung zeigt Figur ¹K Hier befindet -sich zwischen dem Gehäuse lO des Antriebsmctors und dem Flanschteil 2 eine kreisringscheibenförmige Membran 32, welche über Gewindespannringe 33, 3m- mit dem Gehäuse 10 des Antriebsmötors und mit dem Flanschteil 2 verbunden ist, Ein größerer Gewindering 35 kann zur Begrenzung der max. Auslenkbarkeit im Bereich der Aufhängung des Mctors eingestellt werden» Da die kreisringscheibenförmige Membran zur Erreichung einer hinreichenden Elastizität vorteilhaft Durchbrechungen aufweisen kann, ist auch bei dieser Ausführungsform eine Abdeckkappe 29 gemäß Figur 3 vorgesehen, welche mit ihrem Randteil 30 und der gummielastischen Dichtung eine Abdichtung gegenüber dem Flanschteil 2 herbeiführt,

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Claims

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SCHUTZANSPROCHE

ο J Turbomolekularpumpe mit einem mit dem Pumpengehäuse verbundenen Stator sowie mit einem Pumpenrotor, dessen elektrischer Antriebsmotor unmittelbar auf der mehrfach gelagerten Rotorwelle liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse. (10) des Antriebsmotors (6) in einem Flanschteil (2) des Pumpengehäuses (1) elastisch gelagert ist

2„ Turbomolekularpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnnet, daß das Gehäuse (10) des Antriebsmotors (6; in einer Ausnehmung (9) des Flanschteiles (2) mit. Hilfe von gummielastischen Dichtungselementen (Ii, 12, 16, 17, ιδ) gelagert ist, welche eine Vakuumabdichtung bilden,.

3. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungselemente in mehreren Ebenen abdichtende O-Ringe (16, 17, 18) sind*

4. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) des Antriebsmotors (6) in einer Ausnehmung (9) des Flanschteiles (2) federelastisch abgestützt ist.

5. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) des Antriebsmotors (6) gegen spiegelsymmetrisch schrägliegende,am Umfang gleichmäßig verteilte Druckfedern (22, 23) abgestützt ist und mit einer gummielastischen Dichtung (17) in eine Ausnehmung (9) des Flanschteiles (2) eingesetzt ist.

6. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) des Antriebsmotors (6) über eine kreisringscheibenförmige Membran (32) mit dem Flanschten (2) des Pumpengehäuses (1) verbunden ist=

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7. Turbomolekularpumpe nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Flanschteil (2) dee Pumpengehäuses (1) nach der rotorabgewandten Seite hindurchragende Teile des Antriebsmotors (6) mit einer Kappe (.29) überfangen ist, die mit ihrem Randteil (30) gegenüber dem Flanschteil (2) des Pumpengehäuses (1) abgedichtet ist.

8.· Turbomolekularpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auelenkung des Gehäuses (10) des Antriebsmotors(6) in der elastischen Lagerung gegenüber dem Flanschteil (2) d*B Piunpengehäuses (1) derart begrenzt ist, daß der Pumpenrotor (*O im Stator (3) frei drehbar bleibt.

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