DE4129673A1

DE4129673A1 - FRICTION VACUUM PUMP

Info

Publication number: DE4129673A1
Application number: DE4129673A
Authority: DE
Inventors: Stefan Meier; Manfred Heldner
Original assignee: Leybold AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1991-09-06
Filing date: 1991-09-06
Publication date: 1993-03-11
Also published as: EP0530462A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Reibungsvakuumpumpe mit Pumpenrotor und Pumpenstator, mit am Pumpenrotor und/oder Pumpen stator ausgebildeten Mitteln zur Gasförderung sowie mit einem Antriebsmotor, der einen Motorrotor und einen Motorstator umfaßt.The invention relates to a friction vacuum pump Pump rotor and pump stator, on the pump rotor and / or pumps stator trained means for gas production and with a Drive motor comprising a motor rotor and a motor stator.

Zu den Reibungsvakuumpumpen gehören Molekular- und Turbomoleku lar-Vakuumpumpen, deren Wirkungsweise in dem Lehrbuch von Wutz, Adam und Walcher "Theorie und Praxis der Vakuumtechnik", Seiten 202ff im einzelnen beschrieben ist.Frictional vacuum pumps include molecular and turbomolecules lar vacuum pumps, their mode of operation in the textbook by Wutz, Adam and Walcher "Theory and Practice of Vacuum Technology", pages 202ff is described in detail.

Bei Molekularvakuumpumpen sind eine sich bewegende Pumpenrotor wand und eine ruhende Pumpenstatorwand so gestaltet und beab standet, daß die von den Wandungen auf dazwischen befindliche Gasmoleküle übertragenen Impulse eine bevorzugte Richtung haben. In der Regel sind Pumpenrotor- und/oder Pumpenstatorwand mit rillenförmigen Vertiefungen oder Vorsprüngen nach Art eines Gewindes zur Erzielung der bevorzugten Förderrichtung ausgerü stet. In neuerer Zeit haben sich Turbomolekularvakuumpumpen gegenüber den Molekularvakuumpumpen durchgesetzt. Diese weisen nach Art einer Turbine ineinandergreifende Pumpenrotor- und Pumpenstator-Schaufelreihen auf. Durch geeignete Gestaltung der Pumpenrotor- und Pumpenstator-Schaufeln wird ebenfalls erreicht, daß in eine Richtung mehr Teilchen gefördert werden als in die entgegengesetzte Richtung. Bekannt sind auch noch kombinierte Reibungsvakuumpumpen, beispielsweise aus der DE-OS 24 12 624. Diese sind eintrittsseitig als Turbomolekularvakuumpumpe und austrittsseitig als Molekularvakuumpumpe ausgebildet.Molecular vacuum pumps are a moving pump rotor wall and a stationary pump stator wall designed and spaced states that the one from the walls to the one in between Gas molecules transmitted impulses have a preferred direction. Pump rotor and / or pump stator walls are usually included groove-shaped depressions or projections in the manner of a Thread to achieve the preferred direction of conveyance continuous More recently, turbomolecular vacuum pumps have become enforced against the molecular vacuum pumps. These point intermeshing in the manner of a turbine pump rotor and Pump stator blades on. By appropriate design of the Pump rotor and pump stator blades are also achieved that more particles are conveyed in one direction than in that opposite direction. Combined are also known Friction vacuum pumps, for example from DE-OS 24 12 624. These are on the inlet side as turbomolecular vacuum pumps and formed on the outlet side as a molecular vacuum pump.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau einer Reibungsvakuumpumpe mit einem Antriebsmotor zu vereinfa chen.The present invention has for its object the structure a friction vacuum pump with a drive motor chen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß auch der Motorrotor und/oder sein ihn unmittelbar umgebendes Statorbauteil mit Mitteln zur Gasförderung ausgerüstet ist. Besonders zweck mäßig ist eine Lösung, bei der der Pumpenrotor und der Motorrotor identisch sind. Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, daß bei einer Reibungsvakuumpumpe mit Antriebsmotor der zwischen Motorrotor und Motorstator befindliche, ohnehin vorhan dene Spalt zusätzlich mit Mitteln zur Gasförderung ausgerüstet ist, so daß zusätzliche pumpaktive Flächen gewonnen werden, ohne den Aufbau der Pumpe wesentlich zu verändern.According to the invention this object is achieved in that the Motor rotor and / or its immediate stator component is equipped with means for gas production. Special purpose A moderate solution is one in which the pump rotor and the motor rotor are identical. The main advantage of the invention lies in that in a friction vacuum pump with a drive motor existing between the motor rotor and motor stator, anyway The gap is additionally equipped with means for gas production is, so that additional pumping areas are obtained without to significantly change the structure of the pump.

Bei einer besonders vorteilhaften Lösung weist die Pumpe zwei Pumpenstufen auf, die separat - vorzugsweise gleichachsig - gelagert und separat antreibbar sind und bei der beide Rotoren der Pumpenstufen gleichzeitig Motorrotoren sind. Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß beide Pumpen stufen mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden können. Dabei können beide Pumpenstufen als Molekularpumpe, als Turbomo lekularpumpe oder auch - wie beschrieben und besonders vorteil haft - hochvakuumseitig als Turbomolekularpumpe und vakuumseitig als Molekularpumpe ausgebildet sein.In a particularly advantageous solution, the pump has two Pump stages that are separate - preferably coaxial - stored and driven separately and in which both rotors the pump stages are motor rotors at the same time. The special one The advantage of this embodiment is that both pumps stages can be operated at different speeds. Both pump stages can be used as molecular pumps, as Turbomo lecular pump or - as described and particularly advantageous adhesive - high vacuum side as turbomolecular pump and vacuum side be designed as a molecular pump.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Fig. 1 bis 3 erläutert werden. Es zeigenFurther advantages and details of the invention will be explained with reference to FIGS. 1 to 3. Show it

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäß gestaltete Molekularvakuumpumpe, Fig. 1 shows a section through an inventively designed molecular vacuum pump,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäß gestaltete Turbomolekularvakuumpumpe und Fig. 2 shows a section through an inventively designed turbomolecular vacuum pump and

Fig. 3 einen Schnitt durch eine kombinierte Reibungspumpe nach der Erfindung. Fig. 3 shows a section through a combined friction pump according to the invention.

In allen Figuren sind die dargestellten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Reibungspumpe mit 1, ihr Gehäuse mit 2, ihr Stator mit 3, ihr Rotor mit 4, ihre mit einem Flansch 5 ausgerü stete Eintrittsöffnung mit 6, ihre mit einem weiteren Flansch 7 ausgerüstete Austrittsöffnung mit 8, ihre zentrale, den Rotor 4 tragende Welle mit 9, sternförmige, der Halterung von Wellenla gerungen 11 dienende Träger mit 12 und das Gehäuse 2 von außen umfassende Antriebsspulen mit 13 bezeichnet.In all the figures, the illustrated exemplary embodiments of the friction pump according to the invention are 1 , their housing 2 , their stator 3 , their rotor 4 , their inlet opening 6 equipped with a flange 5 , their outlet opening 8 equipped with a further flange 7 , their central, the rotor 4 supporting shaft with 9 , star-shaped, the support of Wellenla wrestled 11 serving carrier with 12 and the housing 2 from the outside comprising drive coils with 13 .

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist eine Molekularpumpe. Der Rotor 4 ist gleichzeitig Motorrotor und Pumpenrotor. Er trägt auf seiner Außenseite das Gewinde 14. Zwischen der Rotoraußenseite und der Innenseite des Statorbauteiles 3, das identisch mit dem Gehäuse 2 ist, befindet sich der ringförmige Pumpspalt 15, in dem - bei stromdurchflossenen Spulen 13 und rotierendem Rotor 4 - eine Förderung der Gase in Richtung der gestrichelt eingezeich neten Pfeile 16 stattfindet. Anstelle des oder auch zusätzlich zum Gewinde 14 auf dem Rotor 4 kann die Innenseite des Stator bauteiles 3 ebenfalls mit einem Gewinde ausgerüstet sein.The embodiment of Fig. 1 is a molecular pump. The rotor 4 is both a motor rotor and a pump rotor. It carries the thread 14 on its outside. Between the rotor outside and the inside of the stator component 3 , which is identical to the housing 2 , there is the annular pump gap 15 , in which - with current-carrying coils 13 and rotating rotor 4 - a promotion of the gases in the direction of the dashed arrows 16 takes place . Instead of or in addition to the thread 14 on the rotor 4 , the inside of the stator component 3 can also be equipped with a thread.

Bei dem als Turbomolekularpumpe ausgebildeten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 befinden sich im Pumpspalt 15 schematisch angedeu tete Rotor- und Statorschaufelreihen 18 bzw. 19. Der Rotor 4 ist wieder gleichzeitig Pumpenrotor und Motorrotor. Auf seiner Außenseite sind die Rotorschaufelreihen 18 angeordnet. Das Gehäuse 2 trägt die Statorschaufelreihen 19.In the embodiment designed as a turbomolecular pump according to FIG. 2, there are schematically indicated rotor and stator blade rows 18 and 19 in the pump gap 15 . The rotor 4 is again the pump rotor and the motor rotor. The rotor blade rows 18 are arranged on its outside. The housing 2 carries the rows of stator blades 19 .

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das eine Turbomolekular pumpenstufe und eine Molekularpumpenstufe aufweist. Die Turbomo lekularpumpenstufe umfaßt den Statorabschnitt 3a und den Rotor abschnitt 4a. Der zylinderförmige, im Gehäuse 2 gehalterte Statorabschnitt 3a trägt die Statorschaufelreihen 19, die in von den Rotorschaufelreihen 18 gebildeten Zwischenräume eingreifen. An die Turbomolekularpumpenstufe schließt sich die Molekular pumpenstufe an, die den Statorabschnitt 3b (identisch mit dem unteren Teil des Gehäuses 2) und den Rotorabschnitt 4b umfaßt. Der Rotorabschnitt 4b trägt das Gewinde 14, das gemeinsam mit der Statorinnenwand die gewünschte Gasförderung (Pfeile 16) bewirkt. Fig. 3 shows an embodiment which has a turbomolecular pump stage and a molecular pump stage. The Turbomo lekularpump stage includes the stator section 3 a and the rotor section 4 a. The cylindrical stator section 3 a held in the housing 2 carries the stator blade rows 19 which engage in the spaces formed by the rotor blade rows 18 . At the turbomolecular pump stage follows the molecular pump stage, which includes the stator section 3 b (identical to the lower part of the housing 2 ) and the rotor section 4 b. The rotor section 4 b carries the thread 14 which, together with the stator inner wall, brings about the desired gas delivery (arrows 16 ).

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der Rotor 4b der Molekularpumpenstufe 3b, 4b gleichzeitig der Motorrotor. Er ist als Kurzschlußmotor ausgebildet. Seine Spulen 13 befinden sich auf der Außenseite des Gehäuses 2. Die Kurzschlußwindungen des Rotors 4b sind schematisch dargestellt und mit 21 bezeichnet.In the embodiment according to FIG. 3, the rotor 4 is of the molecular drag stage b 3 b, 4 b at the same time the motor rotor. It is designed as a short-circuit motor. Its coils 13 are located on the outside of the housing 2 . The short-circuit turns of the rotor 4 b are shown schematically and designated 21 .

Bei einer zweistufigen Version, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, besteht auch die Möglichkeit, den Rotor 4a der Turbomole kularpumpenstufe 3a, 4a als Motorrotor zu verwenden. Die Spulen 13 müssen dann in der Nähe des Rotors 4a angeordnet sein.In a two-stage version, as shown in Fig. 3, there is also the possibility to use the rotor 4 a of the turbomolecular pump stage 3 a, 4 a as a motor rotor. The coils 13 must then be arranged in the vicinity of the rotor 4 a.

Schließlich besteht die Möglichkeit, beide Rotorabschnitte 4a und 4b separat anzutreiben, indem beide gleichzeitig als Motorrotor ausgebildet sind. Beiden Stufen müssen dann entsprechende Spulen 13 zugeordnet sein. Eine weitere Voraussetzung ist, daß die Welle 9 geteilt ist und daß beide Wellenabschnitte der Rotoren 4a und 4b auch im Zwischenbereich in separaten Lagern (nicht dargestellt) gehaltert sind.Finally, there is the possibility of driving both rotor sections 4 a and 4 b separately, in that both are simultaneously designed as a motor rotor. Corresponding coils 13 must then be assigned to both stages. Another prerequisite is that the shaft 9 is divided and that both shaft sections of the rotors 4 a and 4 b are also held in separate bearings (not shown) in the intermediate area.

Claims

1. Friction vacuum pump with pump rotor ( 4 ) and pump stator ( 3 ), with means ( 14 , 18 , 19 ) designed for pumping gas on the pump rotor and / or pump stator, and with a drive motor to which a motor rotor ( 4 ) and a motor stator ( 2 , 13 ), characterized in that the motor rotor ( 4 ) and / or its immediate stator component ( 2 ) is equipped with means for gas delivery.

2. Pump according to claim 1, characterized in that the pump rotor and the motor rotor are at least partially identical ( 4 ).

3. Pump according to claim 1 or 2, characterized in that it is designed as a molecular vacuum pump.

4. Pump according to claim 1 or 2, characterized in that it is designed as a turbomolecular vacuum pump.

5. Pump according to claims 1 to 4, characterized in that it is two-tier.

6. Pump according to claim 1 or 2, characterized in that it is designed as a combined pump with a turbomolecular and a molecular vacuum pump stage ( 3 a, 4 a or 3 b, 4 b).

7. Pump according to claim 6, characterized in that the rotor ( 4 b) of the molecular pump stage is also the motor rotor.

8. Pump according to claim 6, characterized in that the rotor ( 4 a) of the turbomolecular pump stage is the motor rotor at the same time.

9. Pump according to one of claims 5 to 8, characterized in that the two stages ( 3 a, 4 a and 3 b, 4 b) are stored separately and can be driven separately.

10. Pump according to claim 9, characterized in that at at least one pump stage, preferably both Pump stages, the pump rotor at the same time the motor rotor is.

11. Pump according to one of the preceding claims with a molecular pump stage, characterized in that the motor rotor ( 4 , 4 b) is equipped on its outside with a thread ( 14 ).

12. Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the drive motor ( 4 , 3 , 13 ) is a short-circuit motor.

13. Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the drive motor ( 4 , 3 , 13 ) is cooled.

14. Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the bearings of the rotor or rotors ( 4 , 4 a, 4 b) are designed as magnetic bearings.