DE2309665A1 - Turbomolekularvakuumpumpe - Google Patents
TurbomolekularvakuumpumpeInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D19/00—Axial-flow pumps
- F04D19/02—Multi-stage pumps
- F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
- F04D19/042—Turbomolecular vacuum pumps
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/06—Lubrication
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
Description
73.002
LEYBOLD-HERAEUS GMBH. & CO.KG
Köln-Bayental
TurbomolekularVakuumpumpe
Die Erfindung betrifft eine Turbomolekularvakuumpumpe mit einem Rotor und einer mit dem Rotor verbundenen, in Lagern
drehbar gehalterten Motorwelle.
Turbomolekularpumpen sind für den Einsatz als Hochvakuumpumpen bekannt. Sie arbeiten im molekularen Strömungsbereich
und benötigen deshalb sehr hohe Drehzahlen, da die Förderwirkung durch Impulsübertragung der schnell rotierenden, am
Rotor befestigten Schaufeln auf die Gasmoleküle zustande kommt und demnach die Umfangsgeschwindigkeit der Schaufeln
in der Größenordnung der mittleren thermischen Geschwindigkeit der Gasmoleküle liegen muß.
Die sich daraus ergebende hohe Drehzahl stellt im Vakuum ein ernsthaftes Lagerproblem dar, das bihser mit noch vertretbarem
Aufwand nicht zufriedenstellend gelöst ist. Es ist bekannt,zur Lagerung der Rotorwelle im Vakuum herkömmliche
Kugellager zu verwenden (vergl. z.B-. DT-OS 2 119 857). Kugellager
sind aber im Vakuum besonders anfällig und besitzen nicht die übliche Lebensdauer. Insbesondere stellen die
Scnmierung und Kühlung ein Problem dar. Im Vakuum neigt das
Lager dazu, auszutrocknen. Durch die fehlende Umgebung ist die Kühlung der Kugeln und des Käfigs schlecht. Beide Umstände
führen dazu, daß das Lager bei Überbeanspruchung sofort beschädigt wird. Durch die Verwendung von Magnetlagern wird zwar
eine Verbesserung erreicht, die jedoch einen überdurchschnittlich hohen Aufwand fordert, so daß bisher beim Serienbau
409836/01 US
• - 2 von Turbomolekularpumpen auf Magnetlager verzichtet wurde.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Turbomolekularvakuumpumpe mit einem Rotor und einer mit dem"
Rotor verbundenen, in Lagern drehbar gehalterten Rotorwelle zu schaffen, deren Lagerung nicht nur den hohen Ansprüchen
im Vakuum hinsichtlich der hohen Drehzahl und der langen Lebensdauer genügt, sondern auch - im Vergleich zu Magnetlagern
- wesentlich preiswerter und raumsparender ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß alle
Lager der Rotorwelle als Gleitlager ausgebildet sind. Es hat sich herausgestellt, daß die Lagerung einer in dieser
Weise ausgebildeten Turbomolekularpumpe eine wesentlich größere Lebensdauer hat. Gegenüber Magnetlagern sind die
Gleitlager wesentlich preiswerter und raumsparender.
Bei einer Turbomolekularpumpe mit vertikal angeordneter Rotorwelle sind vorteilhafterweise zwei radiale und ein
axiales Gleitlager vorgesehen, wobei zwischen den radialen Gleitlagern der elektromotorische Antrieb vorgesehen ist. Als
axiales Gleitlager findet zweckmäßig ein vom unteren halbkugelförmig ausgebildeten Wellenende und einer entsprechenden
Lagerschale gebildetes Stützlager Verwendung. Eine derartige Lagerkombination hat sich bei Turbomolekularpumpen mit
vertikal angeordneter Rotorwelle als besonders zweckmäßig erwiesen. Es können dabei hydrodynamische, hydrostatische
oder beide Arten von Gleitlagern Verwendung finden. Insbesondere für das obere der beiden radialen Lager hat sich ein teilweise
hydrostatisch bzw. hydrodynamisch arbeitendes Gleitlager als besonders vorteilhaft erwiesen.
Weiterhin ist es zweckmäßig, zusätzlich ein axiales, als Gleit- oder Kugellager ausgebildetes Fanglager vorzusehen.
Dadurch kann dieWelle gegen ein Ausbrechen in axialer Richtung gesichert werden.
409836/0145
Zur Schmierung der Lager weist die Rotorwelle zweckmäßig eine als Schmiermittelkanal dienende zentrale Bohrung auf,
die durch radial gerichtete Bohrungen in Höhe der radialen Gleitlager mit den Lagern in Verbindung steht. Bei vertikal
angeordneter Rotorwelle kann dabei zumindest der untere Abschnitt des Schmiermittelkanals eine Form aufweisen, die
beim Drehen der Welle eine Förderung des Schmiermittels nach oben bewirkt. Die Zuführung des Schmiermittels in die
untere öffnung des Schmiermittelkanals kann mit Hilfe eines in die untere öffnung hineinragenden Röhrchens erfolgen.
Dadurch ist es möglich, den Schmiermitteldruck nach Ausbildung des unteren Abschnittes des Schmiermittelkanals und der
zugeführten Schmiermittelmenge zu regeln, so daß mit dieser ölpumpe sowohl hydrostatische als auch hydrodynamische Gleitlager
versorgt werden können.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen
erläutert werden.
In der Figur 1 ist eine erfindungsgemäß ausgebildete Turbomolekularvakuumpumpe
1 teilweise im Schnitt dargestellt. Der mit 2 bezeichnete Rotor mit den Rotorschaufeln 3 ist am Konus U
der Welle 5 angebracht. Die Lagerung der Welle 5 besteht aus den Gleitlagern 6 und 7, deren zugehörige Lagerschalen mit
8 bzw. 9 bezeichnet sind. Außerdem ist ein axiales Gleitlager 10 (unteres Stützlager) vorgesehen, das vom unteren halbkugelförmig ausgebildeten Ende der Welle 5 und von einer
entsprechend geformten Lagerschale 11 gebildet wird. Zur Sicherung der Welle 5 gegen ein Ausbrechen in axialer Richtung
ist noch das Fanglager 12 vorgesehen, das aus einer kragenförmigen
Erweiterung 16 an der Welle 5 besteht, welche mit der Lagerschale 9 des Gleitlagers 7 zusammenarbeitet. Der
elektromotorische Antrieb 13 ist zwischen den beiden Gleitlagern 6 und 7 angeordnet.
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-H-
Zur Versorgung der Gleitlager mit einem Schmiermittel, z.B. öl, weist die Welle 5 eine zentrale Bohrung IH auf, die
über radial gerichtete Bohrungen 15 mit den Lagern 6 und7 in Verbindung steht. Die zentrale Bohrung 14 weist in ihrem
unteren Bereich eine sich nach oben erweiternde konische Form auf, so daß das über das Röhrchen 17 zugeführte öl beim
Drehen der Welle 5 nach oben gefördert wird. Das Röhrchen steht über den Kanal 18 mit einer ölkammer 19 in kommunizierender
Verbindung.
Zur Beobachtung des ölstandes in der ölkammer 19 ist das
Schauglas 20 vorgesehen. Die Schmierung des Gleitlagers 10 erfolgt über die Kanäle 21, die ebenfalls mit der ölkammer
in Verbindung stehen.
Das öl wird durch die zentrale Bohrung 14 zu den zweckmäßig
als Düsen ausgebildeten radialen Bohrungen 15 gefördert. Das aus den Bohrungen 15 gedrückte öl schmiert die Lager 6
und 7 und fällt unter anderen durch die Kanäle 22a und 22b sowie längs der Motorwicklung 13 in die ölkammer 19 zurück.
In den Figuren 2 und 3 ist das obere Gleitlager 6 nochmals dargestellt. Es ist als gemischtes hydrodynamisches und
hydrostatisches Lager ausgebildet. Dazu weist die Lagerschale axial gerichtete, rinnenförmige Aussparungen 23 bis 26 auf
(vergl. Figur 3). Die der ölzuführung dienende Bohrung 15
ist unmittelbar oberhalb des Lagers 6 angeordnet. Das öl fließt zwischen der Welle 5 und der Lagerschale 8 zurück.
Das axiale Fanglager 12 in Figur 1 ist als Gleitlager ausgebildet.
Es besteht auch die Möglichkeit, dieses Fanglager als Kugellager auszubilden. Die Figur H zeigt eine solche
Variante. Der innere Kugellagerring des Kugellagers 28 wird bei Bedarf von der kragenartigen Erweiterung 16 an der
Welle 5 berührt. Die Schmierung erfolgt durch das durch den Kanal 22b zurückfließende öl.
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Claims (12)
- ANSPRÜCHE/lJ Turbomolekularvakuumpumpe mit einem Rotor und einer mit dem Rotor verbundenen, in Lagern drehbar gehalterten Rotorwelle, dadurch gekennzeichnet, daß alle Lager (6,7,10) der Welle (5) als Gleitlager ausgebildet sind.
- 2. Pumpe nach Anspruch 1 mit vertikal angeordneter Rotorwelle, dadurch gekennzeichnet, daß zwei radiale (6,7) und ein axiales Gleitlager (10) vorgesehen sind.
- 3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden radialen Gleitlagern (6,7) ein elektromotorischer Antrieb (13) vorgesehen ist.
- 4. Pumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als axiales Gleitlager (10) ein vom unteren, halbkugelförmig ausgebildeten Ende der Welle (5) und einer entsprechend geformten Lagerschale (11) gebildetes Stützlager vorgesehen ist.
- 5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis U, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein axiales als Gleit- oder Kugellager ausgebildetes Fanglager (12) vorgesehen ist.
- 6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fanglager (12) aus einer kragenförmigen Erweiterung (16) an der Welle (5) besteht, die mit der Lagerschale (9) des Gleitlagers (7) zusammenarbeitet.
- 7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6,dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwelle eine als Schmiermittelkanal dienende zentrale Bohrung (1Ό aufweist,die durch radial gerichtete Bohrungen (15) in Höhe der radialen Gleitlager (6,7) mit den Lagern in Verbindung steht.409836/0U5
- 8. Pumpe nach Anspruch 7 und einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der untere Ab schnitt des Schmiarmittelkanals (14) eine Form aufweist, die beim Drehen der Welle (5) eine Förderung des Schmiermittels nach oben bewirkt, und daß im Bereich der unteren Öffnung des Schmiermittelkanals (IU) ein Röhrchen (17) für die Zuführung des Schmiermittels vorgesehen ist.
- 9. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Röhrchen (17) mit einer ölkammer (19) in kommunizierender Verbindung steht.
- 10. Pumpe nach den Ansprüchen 4 und 9, dadurch gekennzeichnet,daß zur Ölversorgung des Gleitlagers(10) mit der öl- kajnmer (19) in Verbindung stehende ölkanäle (21) vorgesehen sind.
- 11. Pumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß hydrostatische, hydrodynamische oder teilweise hydrostatisch bzw. hydrodynamisch arbeitende Lager Verwendung finden.
- 12. Pumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß■die Lagerschalen (8) bzw. (9) axiale, rinnenförmige Aussparungen (23 bis 26) aufweisen.409836/0U5lee rs e i te
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2309665A DE2309665C3 (de) | 1973-02-27 | 1973-02-27 | Turbomolekular-Vakuumpumpe |
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Applications Claiming Priority (1)
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