DE3216404C2 - Heizung für eine Turbo-Molekularpumpe - Google Patents

Heizung für eine Turbo-Molekularpumpe

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Heinrich Ing. Lotz (grad.), 6330 Wetzlar
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizung für Turbo-Molekularpumpen. Dabei wird der Rotor der Turbo-Molekularpumpe durch ein Magnetfeld, dessen Feldlinien senkrecht zur Rotorachse verlaufen, erhitzt. Das Magnetfeld kann durch Permanentmagnete oder durch Elektromagnete erzeugt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizung für Turbo-Molekularpumpen. Dabei wird der Rotor der Turbomolekularpumpe durch ein Magnetfeld, dessen Feldlinien senkrecht zur Rotorachse verlaufen erhitzt. Das Magnetfeld kann durch Permanentmagnete oder durch Elektromagnete erzeugt werden. Bei der Anwendung von Elektromagneten können das Gehäuse und die nichtrotierenden Teile einer Turbo-Molekularpumpe durch die ohm'sche Wärme der Elektromagnetfeldspulen erhitzt werden.
Turbo-Molekularpumpen sind Vakuumpumpen zur Erzeugung von Hoch- bzw. Ultra-Hochvakuum. Um die Evakuierungszeiten zu verkürzen, ist es nötig, die Desorption der hochvakuumseitigen Oberflächen zu beschleunigen. Diese Oberflächen werden rm wesentlichen gebildet durch das Pumpengehäuse, den Rotor, die Rotorscheiben und durch die Statorscheiben. Die Oberflächendesorption wird durch Aufheizen dieser Flächen beschleunigt. Dies geschieht seither durch ohm'sche Widerstände in Form von Mantelheizungen.
Die hochvakuumseitige Gehäuseoberflächen der Turbo-Molekularpumpe wird auf diese Weise relativ schnell erwärmt.
Die hochvakuumseitigen Oberflächen des Rotors und des Stators dagegen werden jedoch mangels ausreichender Berührung mit dem Gehäuse und durch die fehlende Wärmeleitung im Vakuum nur sehr langsam erwärmt. Die Erwärmung erfolgt im wesentlichen nur durch Strahlung, die von der erwärmten hochvakuumseitigen Oberfläche ausgeht Die Aufheizzeit der Rotor-■ und Statoroberflächen ist nicht beeinflußbar, da nur eine begrenzte Heizleistung zur Verfügung steht und das Gehäuse nicht über eine bestimmte Temperatur hinaus erhitzt werden darf. Zur Zeit beträgt die Aufheizzeit eines Rotors ca. 6 Std.
Ein weiterer Nachteil der derzeitigen Methode zum Aufheizen einer Turbo-Molekularpumpe besteht darin, daß bei Drehzahlabfall des Rotors Sicherheitsvorkehrangen zum Abschalten der Heizung getroffen werden müssen.
Es gibt die Möglichkeit, metallische Teile induktiv aufzuheizen. Dieses Heizungsprinzip ist in der Technik unter dem Begriff »induktive Heizung« oder »Wirbel-Stromheizung« bekannt Zum Beispiel wird in der DE-AS 11 06 440 eine solche Heizmethode beschrieben. Dabei werden durch magnetische Wechselfelder Ströme erzeugt die die Aufheizung von aus elektrisch leitendem Werkstoff bestehenden Behältern bewirken.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Einrichtung vorzustellen, mit der die Rotor- und Statoroberflächen einer Turbo-Molekularpumpe schneller und sicherer erwärmt werden können, als mit den seitherigen Einrichtungen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst der Rotor durch Wirbelst! ome, die sich aus dem Zusammenwirken seiner eigenen Rotation mit einem Magnetfeld, dessen Feldlinien senkrecht zur Rotorachse verlaufen, ergeben, erhitzt wird.
Für die Übertragung der Wärme von den Rotorscheiben auf die Statorscheiben durch Strahlung sind die Verhältnisse ideal, da sich Rotor- und Statorscheiben abwechselnd gegenüberstehen.
Die Erzeugung des Magnetfeldes kann durch Permanentmagnete oder durch Elektromagnete erfolgen. Auch eine Kombination beider Arten ist möglich. Bei der Verwendung von Elektromagneten kann die ohm'sche Wärme der Elektromagnetfeldspulen gleichzeitig zum Aufheizen des Pumpengehäuses benutzt werden.
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Erwärmung der hochvakuumseitigen Oberflächen einer Turbo-Mo lekularpumpe bringt gegenüber den herkömmlichen Anordnungen folgende Vorteile mit sich:
Der Rotor wird durch Wirbelströme direkt und schnell aufgeheizt Die Wärme kann dann direkt durch Srahlung auf die Statorscheiben übertragen werden, da diese den Rotorscheiben gegenüberstehen. Bei Störungen, die eine Drehzahlerniedrigung des Rotors zur FoI-ge haben, erniedrigt sich die Aufheizung des Rotors. Bei Rotorstillstand ist die Heizung außer Betrieb, da keine Wirbelströme mehr auftreten.
Anhand der Fig. 1 bis 4 soll die Erfindung näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt eine einflutige Turbo-Molekularpumpe mit der erfindungsgemäßen Heizungsanordnung.
F i g. 2 zeigt die gleiche Anordnung in Draufsicht.
F i g. 3 zeigt eine zweiflutige Turbo-Molekularpumpe mit der erfindungsgemäßen Heizungsanordnung.
Fig. 4 zeigt die gleiche Anordnung nach AA in Fig. 3.
F i g. 1 und 2 zeigen eine einflutige Turbo-Molekularpumpe mit dem Gehäuse 1, dem Rotor 2 und den Rotorscheiben 3.
Abwechselnd zwischen den Rotorscheiben sind die Statorscheiben 4 angeordnet. Mit 5 ist der hochvakuumseitige Anschlußflansch, mit 8 die Lagerung und mit 9 der Antriebsmotor bezeichnet. Am äußeren Umfang
des Gehäuses 1 sind Permanentmagnete 6 oder Elektromagnete 7 angeordnet, die zur Erzeugung eines Magnetfeldes dienen, dessen Feldlinien senkrecht zur Rotorachse verlaufen. Das Magnetfeld ktnn auch durch eine Kombination von Permanentmagneten und Elektromagneten erzeugt werden.
F i g. 3 und 4 zeigen eine zweiflutige Turbo-Molekularpumpe mit der erfindungsgemäßen Heizungsanordnung. Der hochvakuumseitige Teil wird durch das Kugelgehäuse 1 gebildet Hier sind Permanentmagnete oder Elektromagnete oder eine Kombination der beiden angebracht, die das zur Auiheizung des Rotors benötigte Magnetfeld erzeugen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Heizung für eine Turbo-Molekularpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung der hochvakuumseitigen Bauteile der Turbo-Molekularpumpe durch ein Magnetfeld, dessen Feldlinien senkrecht zur Rotorachse verlaufen, erfolgt
Z Heizung für eine Turbo-Molekularpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor der Turbo-Mblekularpumpe durch ein senkrecht zu seiner Achse verlaufendes Magnetfeld erhitzt wird, welches von Permanentmagneten erzeugt wird.
3. Heizung für eine Turbo-Molekularpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor der Turbo-Molekularpumpe durch ein senkrecht zu seiner Achse verlaufendes Magnetfeld erhitzt wird, welches von Elektromagneten erzeugt wird.
4. Heizung für eine Turbo-Molekularpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse und die nichtrotierenden Teile der Turbo-Molekularpumpe durch die ohm'sche Wärme der Elektromagnetfeldspulen erhitzt werden.
5. Heizung für eine Turbo-Molekularpumpe nach den Ansprüchen 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete zur Erzeugung des Magnetfeldes bei einflutigen Turbo-Molekularpumpen unterhalb des hochvakuumseitigen Flansches außen am Gehäuse der Pumpe angebracht sind.
6. Heizung für eine Turbo-Molekularpumpe nach den Ansprüchen 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete zur Erzeugung des Magnetfeldes bei 2flutigen Turbo-Molekularpumpen auf der Hochvakuumseite am Kugelgehäuse der Pumpe angebracht sind.
DE3216404A 1982-05-03 1982-05-03 Heizung für eine Turbo-Molekularpumpe Expired DE3216404C2 (de)

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