DE2411247C2

DE2411247C2 - Hochvakuum-Molekularpumpe mit Zylindertrommel

Info

Publication number: DE2411247C2
Application number: DE2411247A
Authority: DE
Inventors: Louis Paris Maurice
Original assignee: Compagnie Industrielle de Telecommunication CIT Alcatel SA
Current assignee: Alcatel CIT SA
Priority date: 1973-03-21
Filing date: 1974-03-08
Publication date: 1983-03-24
Also published as: BE812288A; NL7403784A; SU667162A3; GB1459933A; IT1014568B; FR2222886A5; CH579219A5; JPS49128306A; DE2411247A1; US3912415A

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochvakuum-Molekularpumpe mit Zylindertrommel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der FR-PS 5 36 278 ist eine Molekularpumpe bekannt, die aus einer Zylindertrommel gebildet wird, die mit hoher Geschwindigkeit und sehr geringem Spiel im Inneren eine« Stators dreht, der dieselbe Symmetrieachse wie die Trommel hat (Holweck-Pumpe). Auf der Innenwand des Stators oder der Zylinderfläche der Trommel wird eine Schraubenlinie eingeschnitten, deren Querschnitt vom unter Hochvakuum stehenden Bereich zum Bereich mit geringerem Unterdruck hin abnimmt. Die Pumpe ist symmetrisch und besitzt eine Saugseite im mittleren Trommelbereich und zwei parallele Druckseiten an den beiden Stirnseiten.

Bei den ersten nach diesem Prinzip gebauten Pumpen wurde die Inneriwandung des Stators mit einer einzigen Schraubenlinie versehen.

Wegen der geringen Pumpgeschwindigkeit, die diese Einschraubenbauweise ermöglichte und die nur einige Liter pro Sekunde erreichte, und wegen der geringen Betriebssicherheit, die sich aus dem extrem geringen Spiel zwischen Rotor und Stator ergab, das zu häufigem Blockieren führte, wurde diese Bauweise aufgegeben.

Aus der FR-PS 12 93 546 sind Molekularpumpen bekannt, bei denen der Stator oder der Rotor oder

ίο Rolor und Stator mit mehreren parallel verlaufenden Schraubenlinien versehen wurden, die auf diese Weise eine Pumpe mit Mehrfachschraubenlinie bildeten, jedoch blieb auch die Leistung dieser Pumpe hinter den Wünschen zurück.

Man hat dann erkannt, daß sich theoretisch bei einer gegebenen aktiven Oberfläche einer Zylindertrommelpumpe mit optimalen technischen Eigenschaften eine hohe Pumpleistung nicht mit einer hohen Kompressionsleistung vereinbaren läßt; es wurde festgestellt, daß eine Pumpe mit durch den Durchmesser und die Länge der Zylindertrommel gegebener aktiver Oberfläche, mit gegebenem Spiel zwischen Rotor und Stator und bei gegebener Drehgeschwindigkeit eine nennenswerte Pumpleistung nur unter Inkaufnahme eines ungenügenden Verdichtungsverhältnisses erreicht. So leistet beispielsweise eine der heute bekannten Technik entsprechende Mehrfachgewindepumpe bei 24 000 Umdrehungen pro Minute, deren Zylindertrommel einen Durchmesser von 160 mm und eine Länge von

jo 100 mm aufweist, 120 l/s, jedoch ist dann das Verdichtungsverhältnis nur 10⁴ für Stickstoff, was unzureichend ist. Ist die Pumpe dagegen dazu ausgelegt, ein Verdichtungsverhältnis von 10⁸ für Stickstoff zu liefern, so beträgt die Pumpleistung nur noch 40 l/s, was bei

Ji normalen Anwendungen in der Vakuumtechnik nicht ausreicht.

Die Erfindung löst die Aufgabe, das Verdichtungsverhältnis einer Molekular-Vakuumpumpe mit Zylindertrommel und Mehrfachgewinde, die eine zufriedenstellende Pumpleistung erbringt, bei gegebener aktiver Oberfläche und Rotationsgeschwindigkeit sowie gegebenem Spiel zwischen Rotor und Stator zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Molekularpumpe gelöst. Bezüglich von Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.

An Hand der folgenden Beschreibung und der Figuren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

F i g. 1 stellt schematisch eine Vorrichtung mit zylindrischer Trommel mit Mehrfachgewinde dar, die soweit sichtbar der bekannten Technik entspricht.

Fig. 2 zeigt eine auf eine Ebene entwickelte Statornut gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig.3 stellt eine auf eine Ebene entwickelte Statornut gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dar.

In Fig. 1, die schematisch die wesentlichen Teile einer Molekularpumpe mit zylindrischer Trommel darstellt, ist zu sehen, daß zu einer einfachen Pumpe mit Mehrfachwindungen ein Stator 1 und ein zylindrischer Rotor 2 gehören, dessen Rotationsachse 3 mit der geometrischen Achse des Stators zusammenfällt. In Fig. 1 stellt der obere Bereich der Zeichnung die

(i5 Ansaugseite der Pumpe dar, und der Gasstrom tritt am unteren Ende aus. Bei dieser Pumpe sind die Gewinde in den zylindrischen Stator eingeschnitten. An der Oberkante des Stators 1 sind die Eingänge der

Mehrfachnuten 4,5,6,7,8,9,10 und 11 zu sehen.

Zwischen jeder dieser Nuten liegt ein Gewindegrat, so der Grat 12 zwischen den Nuten 8 und 9, der Grat 13 zwischen den Nuten 9 und 10. Die Grate wie beispielsweise 12 und 13 bilden auf der zylindrischen Innenwandung des Stators Schraubenlinien, die im Innern des Stators 8 parallel zueinander verlaufende schraubenförmige Nute begrenzen; die Tiefe dieser Nuten nimmt vom Ansaugende zum Druckende der Pumpe hin ab.

Eine solche Pumpe mit acht parallelen in den Stator geschnittenen Nuten, die eine Pumpleistung von 120 l/s erbringt und eine zylindrische Trommel von 160 mm Durchmesser und 100 mm Höhe mit einem Spiel von etwa 0,04 mm aufweist, die mit einer Geschwindigkeit von 24 000 Umdrehungen pro Minute läuft, liefert nur ein Verdichtungsverhältnis von 10\ wie es oben bereits gesagt wurde, weil es in dem Bereich, wo die relative Verdichtung am höchsten ist, zu starken Undichtigkeitsverlusten kommt.

Erhöht man die Anzahl der Nuten in dem Bereich, wo die relative Verdichtung hoch ist, indem jede der schon vorhandenen Nuten durch Zwischengrate unterteilt wird, so verringert man die Undichtigkeitsverluste und erhält folglich eine erhebliche Verbesserung des Verdichtungsverhältnisses. Eine erfindungsgemäße Molekularpumpe, bei der die Anzahl der schraubenförmig verlaufenden Nuten von der Ansaugöffnung bis zur Austrittsöffnung zunimmt, wie es bei der unter Bezug auf Fig. 2 oder 3 beschriebenen Pumpe der Fall ist, kann eine Verdichtung von etwa 10⁹ erreichen, ohne daß die Pumpleistung dabei geringer würde.

Fig. 2 stellt die Entwicklung in eine Ebene einer auf dem Stator der Pumpe angeordneten schraubenförmigen Nut dar. Die Wand, die in der F i g. 2 links zu sehen ist, ist beispielsweise der Gewindegrat 12 der Fig. 1, und die rechte Wand ist der Grat 13. Der Abstand zwischen den beiden Graten bildet die Nut 9.

Man läßt bei der Herstellung der Nut 9 in dem Bereich, wo das Verdichtungsverhältnis sehr stark

ίο anwächst, was beispielsweise nach dem ersten Drittel der Nutlänge der Fall ist, einen mittleren Grat 15 stehen, der die schraubenförmige Nut in zwei Kanäle 16 und 17 teilt. Die so erzielte Verminderung der Undichtigkeitsverluste ist bereits bemerkenswert, und das Verdich- tungsverhältnis der Pumpe ist erheblich verbessert. Es kann jedoch vorteilhafter sein, die Kanäle 16 und 17 mit zwei Graten 18 und 19, die eine geringere Länge aufweisen, weiter zu unterteilen: so tauchen am druckseitigen Ausgang der Pumpe vier Kanäle 20,21,22 und 23 auf, während am Ansaugende lediglich eine einkanalige Nut 9 vorlag.

Fig. 3 stellt eine weitere Ausführungsform dar, bei der die schraubenförmige Nut zwischen den Graten 12' und 13' praktisch im letzten Drittel der Nut mit zwei Zwischenwänden 27 und 28 gleicher Länge in drei Kanäle 24,25 und 26 unterteilt wird.

In gewissen Ausführungen der Pumpe werden die Grate wie 27 und 28 zwischen Graten wie 12' und 13' lediglich in der unmittelbaren Nähe des druckseitigen

ü) Ausgangs der Pumpe angeordnet, wo sie kurze Kanäle ähnlich wie beispielsweise 24,25 und 26 begrenzen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hochvakuum-Molekularpumpe mit einer Zylindertrommel, die sich mit hoher Geschwindkigkeit und geringem Spiel in einem Stator dreht, dessen Innenfläche zylindrisch ist, wobei mindestens entweder die Zylinderfläche der Trommel oder die Zylinderfläche der Innenwandung des Stators mehrere schraubenförmige Nuten aufweist, die untereinander parallel sind und durch einen am Ansaugende der Pumpe beginnenden und am Druckende der Pumpe endenden Gewindegrat voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Längsbereich jede schraubenförmige Nut (9) in mehrere schmalere Kanäle (16, 17) unterteilt ist, die ihrerseits durch untereinander parallele Grate (15) getrennt sind, derart, daß die Anzahl der Kanäle sich von der Saugzur Druckseite erhöht.

2. Molekularpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenförmigen Nuten lediglich auf dem Stator unterteilt sind.

3. Molekularpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenförmigen Nuten lediglich auf dem Rotor unterteilt sind.

4. Molekularpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenförmigen Nuten auf dem Stator und dem Rotor unterteilt sind.

5. Molekularpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede schraubenförmige Nut (9) in zwei engere Kanäle (16 und 17) unterteilt ist, die durch eine Wandung mit rechtwinkligem Querschnitt voneinander getrennt werden, die parallel zu den Graten (12 i'nd 13) verläuft.

6. Molekularpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Kanäle (16 und 17) seinerseits in mehrere noch schmalere Kanäle (20, 21, 22, 23) unterteilt ist, die durch Zwischengrate rechtwinkligen Querschnitts (18, 15 und 19) voneinander getrennt werden, die untereinander parallel verlaufen.

7. Molekularpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede schraubenförmige Nut (9') in drei schmalere Kanäle (24,25,26) unterteilt ist, die durch untereinander parallel verlaufende Grate (27 und 28) voneinander getrennt werden.