DE2757599A1 - Turbo-molekularpumpe - Google Patents

Description

GESELLSCHAFT FÜR Karlsruhe,den 16. Dez. 1977

KERNFORSCHUNG MBH Q PLA 7773 Ga/ms

Turbo-Holekularpurape

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GESELLSCHAFT FÜR ο Karlsruhe,den 1⁶· ^Dez· ¹⁹⁷⁷ KERNFORSOiUNG MBH ** PLA 7773 Ga/ms Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Turbomolekularpumpe mit Motor und Welle, die mit einem schaufelbesetzten Rotor fest verbunden ist, der zwischen einem feststehenden schaufelbesetzten Statorpaket rotieren kann.

Turbo-Molekularpumpen sind bekannt und ähneln sich in ihrem Aufbau (j.Appl. Phys.Suppl. 2, Pt. 1, 1974 und Vakuum-Technik Heft 9 und 10, 1966, 15. Jahrgang Sonderdruck). Sie weisen alle ein relativ geringes Saugvermögen und Kompressionsverhältnis für leichte Gase auf und besitzen eine starke, innere Desorption aufgrund zu geringer Ausheizmöglichkeiten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, die Werte des Saugvermögens, des Kompressionsverhältnisses und der Desorption bei Turbo-Molekularpumpen zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe derart gelöst, daß die Betriebstemperatur des Stators und/oder des Rotors abgesenkt wird. Hierbei ist es besonders vorteilhaft,den Stator und/oder den Rotor mittels flüssigen Gasen abzukühlen.

Eine Ausfuhrungsform der Erfindung sieht vor, daß eine Verdichtungsstufe vor dem Pumpeneingang angebracht ist.

Der Erfindung liegt nämlich die physikalisch-technische Erkenntnis zugrunde, daß das Saugvermögen einer Turbo-Molekularpumpe an sich bekannter Bauart proportional zur Gasdichte am Ansaugflansch, und sich z.B. wie I/ T₂ZT₁' =1.93 für die Temperaturen T₁ = 80 K und T₂ - 293 K. verhält_#sowie zur relativen Geschwindigkeit Rotor/Gas ist. Die mittlere Geschwindigkeit ist proportional zu V T/M/ wobei M das Molekulargewicht des Gases ist. Das Kompressionsverhältnis ergibt sich zu K s e ^a *vM/T^_{wobei a}) _eine Konstante ist .Die Erfindung steigert also das Betriebsverhalten der Pumpen durch Absenkung der Betriebstemperatur, z.B. auf die Temperatur 80 K des flüssigen Stickstoffes, des Rotors und/oder des Stators, durch Nutzung der therrai-

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sehen Effussion, d.h. die Erzeugung eines Druckgradienten im Zusammenhang mit einem Temperaturgradienten in einer Verdichtungsstufe, sowie durch Ausnutzung der exponentiellen Abnahme der Desorptionsrate mit der Temperatur.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles mittels der Figur näher beschrieben, wobei der Schnittzeichnung eine an sich bekannte Turbo-Molekularpumpe zugrunde liegt.

Die Figur zeigt im wesentlichen ein«³- Pumpe mit Gehäuse 5, Motor 6, Motorwelle 7, Rotor 2, Statorpaket 1, ölvorratsgefäß 10 und Ansaugflansch 11. Zur Kühlung des Stators ist das Gehäuse 5 der Pumpe von einer Wärmedämmung 12 (Hartschaum bzw. Polyurethanschaum) seitlich umgeben, in die Kühlrohre 13 für Flüssigstickstoff eingebettet sind. Denkbar ist auch ein Vakuummantel anstelle der Wärmedämmung

Zur Kühlung des Rotors 2 bzw. der Rotorwelle 7 wird eine koaxiale vakuumisolierte Transferleitung vorgesehen, welche aus einem Vakuummantelrohr 14, mit Flüssigstickstoff- bzw. Flüssiggaszuführrohr 15 und Gasrückführung 16 besteht. Oberhalb des Rotors 2 im Ansaugflansch 11 ist eine Kammer 17 vorgesehen, die mit Flüssiggas über das Zuführrohr 15 aufgefüllt ist und zur Verbesserung der Rotorkühlung dient. Rotor- und Statorkühlung können in Serie geschaltet sein. Die Transferleitung 14-16 wird mittels einer Drehdurchführung 18 am Gehäuse 5 bzw. dem ölvorratsgefäß 10 gelagert. Die Verdichterstufe 3 kann am wärmen Pumpeneingang 4 angeordnet sein.

Es ist weiterhin mCglich, eine notwendige, jedoch nicht dargestellte, Vorpumpe zur Erhöhung der Pumpenwerte ebenfalls zu kühlen bzw. mitsamt ihrer Vakuumdichtung in die Turbomolekularpumpe zu integrieren.

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Claims (3)

1. GESELLSCHAFT FÜR Karlsruhe,den 16. Dezember 1977

   KERNFORSCHUNG MBH PLA 7773 . Ga/ms

   Patentansprüche

   ' 1.JTurbo-Molekularpumpe mit Motor und Welle, die mit einem schaufelbesetzten Rotor fest verbunden ist, der zwischen einem feststehenden schaufelbesetzten Statorpaket rotieren kann, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung des Saugvermögens und/oder des Kompressionsverhältnisses die Betriebstemperatur des Stators (1) und/oder des Rotors (2) abgesenkt ist.
2. 2. Turbo-Molekularpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das der Stator (1) und/oder der Rotor (2) mittels flüssigen Gasen kühlbar ist.
3. 3. Turbo-Molekularpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verdichtungsstufe (3) vor dem Pumpeneingang (4) vorgesehen ist.

   909826/0270

   ORIGINAL INSPECTED