DE29715035U1

DE29715035U1 - Reibungsvakuumpumpe

Info

Publication number: DE29715035U1
Application number: DE29715035U
Authority: DE
Original assignee: Leybold Vakuum GmbH
Current assignee: Leybold GmbH
Priority date: 1997-08-22
Filing date: 1997-08-22
Publication date: 1997-10-30
Anticipated expiration: 2007-08-23

Description

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97.008 GM

LEYBOLD VAKUUM GMBH

Reibungsvakuumpumpe

Die Erfindung betrifft eine Reibungsvakuumpumpe mit durch Spanabhebung entstandenen Rotorschaufeln und geschränkten Statorschaufeln. Mit dem Begriff "Spanabhebung" soll im Sinne der vorliegenden Erfindung auch das Erodieren gemeint sein.

Es ist bekannt, den Rotor für eine Reibungsvakuumpumpe oder Teile davon (Turbomolekularvakuumpumpe, Compoundpumpe oder dgl.) folgendermaßen aus einem Stück herzustellen:

Zunächst wird das im wesentlichen zylindrische Stück mit radialen, senkrecht zur Achse angeordneten Nuten versehen (z.B. durch Fräsen oder durch Erodieren); dadurch entstehen von einem Zentralkörper getragene Rotorringscheiben mit in radialer Richtung konstanter Dicke;

die äußeren Ränder der Rotorringscheiben werden wieder durch Fräsen, Erodieren oder einem ähnlichen Verfahren - mit schrägen Schlitzen versehen; die verbliebenen Teile bilden die Rotorschaufeln; die Schrägheit der Schlitze bestimmt den Anstellwinkel der Schaufeln.

Weiterhin ist es bekannt, die mit Schaufeln versehenen Statoren einer Reibungsvakuumpumpe aus ringförmigen BIe-

chen aufzubauen. Die Statorschaufeln werden dadurch hergestellt, daß in die Scheiben zunächst Radialschlitze gestanzt werden und daß durch Schränken der zwischen den Radialschlitzen verbliebenen Abschnitte die Schaufeln entstehen. Üblich ist es, die Schränkung der Schaufeln in der Weise vorzunehmen, dass jede Schaufel eines Schaufelringes über ihre radiale Erstreckung einen konstanten Schränkungswinkel hat.

Schließlich ist bekannt, die Turbomolekularpumpen-Stufen einer Reibungsvakuumpumpe aus einem Rotor mit durch Spanabhebung entstandenen Rotorschaufeln und aus einem Stator mit in der geschilderten Weise geschränkten Statorschaufeln aufzubauen. Ein Stator dieser Art hat den Nachteil, daß die Höhe des Spaltes zwischen einer Rotorschaufelebene und einer Statorschaufelebene von außen nach innen zunimmt. Der Grund dafür liegt darin, daß eine in der beschriebenen Weise hergestellte Statorschaufelreihe keine konstante axiale Abmessung hat; vielmehr nimmt die Höhe der Statorschaufelreihe im Bereich der Schaufeln von außen nach innen ab. Dieses führt während des Betriebs der Reibungsvakuumpumpe in den inneren Bereichen der Schaufeln zu unerwünschten Rückströmungen und damit zu einer Verschlechterung der Pumpeigenschaften.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Pumpeigenschaften, insbesondere die Kompression, einer Reibungsvakuumpumpe der eingangs erwähnten Art zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die axiale Höhe der Rotorschaufelebene und die axiale Höhe der Statorschaufelreihe derart einander angepaßt sind, daß der von den Rotor- und den Statorschaufeln gebildete Spalt in radialer Richtung eine im wesentlichen gleichbleibende Höhe (s) hat.

Besonders einfach im Sinne der vorliegenden Erfindung ist es, die Rotorschaufelreihe in Bezug auf ihre axialen Abmessungen den Statorschaufelreihen anzupassen. Es ist dann lediglich erforderlich, während des Rotor-Herstellungsverfahrens den Rotorringscheiben eine dem Stator angepaßte Gestalt zu geben, und zwar vor der Ausbildung der Schaufeln.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Herstellung der Stator- und Rotorschaufelreihen so zu gestalten, daß beide eine radial konstante Höhe haben. Auch diese Maßnahmen haben einen gleichbleibenden Spalt s zwischen den Schaufelreihen zur Folge. Schließlich kann dieses Ziel dadurch erreicht werden, dass Statorschaufeln mit in radialer Richtung nach außen zunehmender Breite mit in der gleichen Richtung abnehmenden Schränkungswinkel geschränkt werden, um die Höhe der Statorschaufelreihe der Höhe einer Rotorschaufelreihe anzupassen, und zwar unabhängig davon, ob sie eine radial konstante oder sich ändernde Höhe hat.

Weitere "Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Figuren 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigen

Figur 1 einen Teilschnitt (Axialschnitt) durch einige Rotor- und Statorschaufelreihen einer Turbomolekularpumpe nach dem Stand der Technik,

Figuren 2 und 3a bis 3c Schnitte entsprechend Figur 1 mit den Statorschaufelreihen angepassten Rotorschaufelreihen,

Figuren 4 bis 7 Lösungen mit den Rotorschaufel reihen angepassten Statorschaufelreihen.

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In allen Figuren sind die Turbomolekularpumpe oder Turbomolekularpumpenstufe mit 1, ihr Rotor mit 2, ihr Stator mit 3, Rotorschaufelreihen mit 4, die Rotorschaufeln selbst mit 5, Statorschaufelreihen mit 6, die Statorschaufeln selbst mit 7, Distanzringe, die Bestandteile des Stators 3 sind, mit 8 und die Achse des Rotors 2 mit 10 bezeichnet.

Jede Statorschaufelreihe 6 mit ihren Statorschaufeln 7 ist Bestandteil eines Blechringes oder Blechhalbringes (Figur 5). Die Statorschaufeln 7 werden durch Stanzen und Schränken hergestellt. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist ein mittlerer Abschnitt 11 der Statorblechringe 9 als Statorschaufelreihe 6 ausgebildet. Die Schaufeln 7 werden getragen von nicht verformten inneren und äußeren Abschnitten 12 bzw. 13 der Statorblechringe 9, wobei die Anbindung zu den Schaufeln 7 in diversen Höhen erfolgen kann (wie in Fig. 2 und 3 erkennbar) . Der Stator 3 umfasst die Distanzringe 8, bei denen Aussparungen für die äußeren Abschnitte 13 vorgesehen sind.

Werden die Rotor- und Statorschaufelreihen 4 bzw. 6 in der Weise hergestellt, wie es eingangs zum Stand der Technik geschildert wurde, dann ergibt sich die in Figur 1 dargestellte Situation. Der Abstand bzw. Spalt s zwischen einer Rotor- und einer Statorschaufelreihe 4 bzw. 6 nimmt von außen nach innen zu. Gerade in Bereichen geringerer Umfangsgeschwindigkeiten (innen) ist s relativ groß, so dass dort die unerwünschten Rückströmungen besonders stark sind.

Erfindungsgemäß soll sich der Spalt s in radialer Richtung nicht verändern und möglichst klein sein. Dazu ist bei den Ausführungen nach den Figuren 2 und 3a bis 3c die Form der Rotorschaufelreihen 4 an die Form der Sta-

torreihen 6 angepasst. Da beim Stanzen von Radialspalten gleicher Breite im Zuge der Herstellung der Statorschaufelreihen 6 die danach geschränkten Schaufeln 7 notwendigerweise eine von innen nach außen zunehmende Höhe haben, sind die Rotorschaufelreihen 4 mit ihren Schaufeln 5 der Form der Statorschaufelreihen 6 angepasst. Dieses geschieht dadurch, dass die Seitenwände der Nuten, die im Zuge der eingangs geschilderten Herstellung der Rotorschaufelreihen 4 in das zylindrische Stück z.B. eingefräst werden, der Form der Statorschaufeln 7 angepasst wird, d.h., dass die Nutbreiten in Höhe der später einzufräsenden Schaufeln 5 in radialer Richtung derart zunehmen, dass der Spalt s möglichst klein ist und in radialer Richtung seine Höhe nicht verändert. Bei den Ausführungen nach den Figuren 2 und 3a bis 3c ist dieses Ziel erreicht. Die Figuren 3a bis 3c zeigen unterschiedliche Statorschaufelkonfigurationen, denen die Rotorschaufelreihen 4 jeweils angepasst sind.

Die Figuren 4 bis 7 zeigen Lösungen, bei denen - umgekehrt - die Statorschaufelreihen &bgr; den Rotorschaufelreihen 4 nach Figur 1 angepasst sind.

Bei der in den Figuren 4 und 5 dargestellten ersten Lösung werden im Zuge der eingangs geschilderten Herstellung der Statorschaufelreihen 6 nicht mehr in radialer Richtung gleich breite sondern in radialer Richtung in ihrer Breite zunehmende Schlitze 15 in die Blechringe 9 gestanzt (Figur 5). Die Zunahme der Breite der Schlitze 15 ist so bemessen, dass die Statorschaufeln 7 in radialer Richtung eine konstante Breite haben, d.h., dass auch die axiale Höhe der Statorschaufelreihen 6 nach dem Schränken der Schaufeln 7 in radialer Richtung konstant ist. Dieses gilt auch für die nach dem eingangs geschilderten Verfahren hergestellten Rotorschaufelreihen (Figuren 1 und 4), so dass auch bei dieser Lösung ein in radialer Richtung konstanter Spalt s erzielbar ist.

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Ein konstanter Spalt s ist weiterhin erzielbar durch einen von außen nach innen sich vergrößernden Schränkungswinkel der Rotorschaufeln 7. Dazu werden in die Blechringe 9 in der üblichen Weise gleich breite Schlitze 15 gestanzt (Figur 6). Die Schränkung der Schaufeln 7, deren Breite in radialer Richtung von innen nach außen zunimmt, erfolgt in der Weise, dass der Schränkungswinkel in radialer Richtung abnimmt, und zwar in dem Maße, dass die Schaufel 7 insgesamt eine konstante axiale Höhe hat. Figur 7 zeigt Schnitte (Figuren 7 a, b, c) durch eine Statorschaufel 7 und durch zwei Statorschaufeln 5 in drei verschiedenen, radial beabstandeten Ebenen. Achsnah (Figur 7 a) ist die Breite der Schaufel 7 relativ klein, ihr Schränkungswinkel groß; achsfern (Figur 7 c) ist es umgekehrt.

Eine Maßnahme der beschriebenen Art kann auch das Ziel haben, eine sich in radialer Richtung ändernde axiale Höhe einer Statorschaufelreihe 6 vorzusehen, um sie einer Rotorschaufelreihe 4 mit sich in radialer Richtung ändernder Höhe anzupassen, d.h., um das Ziel - konstante Spalthöhe s - zu erreichen.

Claims

97.008 GM Reibungsvakuumpumpe ANSPRÜCHE

1. Reibungsvakuumpumpe mit Rotorschaufeln (5), die durch Spanabhebung aus einer Rotorringscheibe entstanden sind und Statorschaufeln (7), die durch Stanzen und Schränken eines Statorringes (9) entstanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Höhe der Rotorschaufeln (5) und die axiale Höhe der Statorschaufeln (7) derart einander angepasst sind, dass der von den Rotor- und den Statorschaufelreihen 4, 6) gebildete Spalt (s) in radialer Richtung eine im wesentlichen gleichbleibende Höhe hat.

2. Reibungsvakuumpumpe mach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorschaufelreihen (6) eine in radialer Richtung zunehmende und die Rotorschaufelreihen (4) eine in radialer Richtung abnehmende axiale Höhe haben.

3. Reibungsvakuumpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in radialer Richtung von innen nach außen die Breite der Statorschaufeln (7) zu-

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nimmt und die Breite der Rotorschaufeln (5) abnimmt.

4. Reibungsvakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stator- und Rotorschaufelreihen (4 bzw. 6) eine in radialer Richtung konstante axiale Höhe haben.

5. Reibungsvakuumpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in radialer Richtung von innen nach außen die Breite der Rotorschaufeln (5) und die Breite der Statorschaufeln (7) konstant sind.

6. Reibungsvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Höhe der Statorschaufelreihe (6) der axialen Höhe der Rotorschaufelreihe (4) angepasst ist, indem die Statorschaufeln (7) der Statorschaufelreihe (6) einen sich mit dem Radius ändernden Schränkungswinkel aufweisen, wobei die Änderung des Schränkungswinkels derart gewählt ist, dass der Spalt (s) zwischen der Stator- und der Rotorschaufelreihe in radialer Richtung im wesentlichen konstant bleibt.

7. Reibungsvakuumpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in radialer Richtung von innen nach außen die Breite der Statorschaufeln (7) zunimmt und ihr Schränkungswinkel abnimmt.