DE60027044T2 - Turbomolekularvakuumpumpe mit radialströmung - Google Patents

Turbomolekularvakuumpumpe mit radialströmung Download PDF

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    • F04D17/127Multi-stage pumps with radially spaced stages, e.g. for contrarotating type
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    • F04D19/042Turbomolecular vacuum pumps

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Description

  • Die Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet von Vakuumpumpen und Kompressoren. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Turbomolekularvakuumpumpen mit Radialströmung und Verfahren zum Betreiben von Pumpen mit Radialströmung.
  • Bekannte Vakuumpumpsysteme sind typischerweise Dauerströmungskompressionssysteme, die Gas aus einer Vakuumkammer bei niedrigem Druck, beispielsweise bei 1.33 × 10–4 Pa (10–6 torr) absaugen und das Gas dann auf den Umgebungsdruck komprimieren, so dass das Gas an die Umgebung abgegeben werden kann. Derartige bekannte Pumpsysteme würden typischerweise eine Hochvakuumpumpe umfassen, wie beispielsweise eine Turbomolekularpumpe oder Diffusionspumpe, die fähig ist, ein Hochvakuum zu erzeugen. Dieser Pumpe würde eine Vorpumpe nachgeordnet sein, wie beispielsweise eine ölgedichtete Rotationspumpe oder eine Diaphragmapumpe, die das Gas weiter komprimieren und an die Umgebung abgeben würde.
  • Vakuumpumpen werden für eine Vielzahl von Applikationen verwendet, die vakuumbasierte Instrumente, wie beispielsweise Massenspektrometer, Elektronenmikroskope, und verschiedene Oberflächenanalysegeräte, die Ionen- oder Elektronenstrahlen verwenden, umfassen. Derartige vakuumbasierte Instrumente sind wegen der Größe, des Gewichts und den Betriebsanforderungen der Vakuumpumpe und anderer Geräte typischerweise zur Verwendung in bestimmten Laboratorien konstruiert. Eine Analyse wird daher typischerweise durchgeführt, indem das zu analysierende Material zu einer bestimmten Laboreinrichtung transportiert wird. Leider können nicht alle Materialien, die eine Analyse benötigen, in geeigneter Weise transportiert werden. Es besteht daher ein signifikanter Bedarf für ein tragbares vakuumbasiertes Analysegerät, das zu dem Analyseort transportiert werden kann.
  • Versuche, tragbare vakuumbasierte Instrumente herzustellen, hatten nur begrenzten Erfolg, da es schwierig ist, die benötigte Pumpkapazität mit einer kompakten Pumpkonstruktion zu erreichen. Auch einige bekannte Pumpkonstruktionen, wie beispielsweise Diffusionspumpkonstruktionen und ölgedichtete Pumpkonstruktionen, sind bezüglich der Betriebsposition sensitiv und weisen Betriebsanforderungen auf, die mit allgemeinen Anforderungen an tragbaren Pumpen unvereinbar sind. Bekannte Turbomolekularpumpen müssen eine beträchtlich axiale Abmessung aufweisen, um eine akzeptable Pumpeffizienz zu haben. Andere bekannte Vakuumpumpen, wie beispielsweise Pumpen vom Diaphragmatyp, benötigen mehrere Kompressionsstufen, die zu ihrer Größe, ihrem Gewicht und ihrem Leistungsbedarf beitragen. Viele bekannte tragbare Geräte verwenden Vakuumpumpen vom Speichertyp. Speichervakuumpumpen umfassen Ionenpumpen, Getterpumpen und Sorptionspumpen. Diese Pumpen werden durch Einfangen von Gasmolekülen innerhalb der Pumpe betrieben, und sie speichern die Gasmoleküle. Die Moleküle werden bis zu einem Kapazitätslimit der Pumpe gespeichert, wonach die Pumpe entfernt oder wiederaufbereitet werden muss, was sowohl unzweckmäßig als auch teuer ist.
  • Vakuumpumpen vom Speichertyp weisen zahlreiche Nachteile auf. Vakuumpumpen vom Speichertyp weisen eine schwache Pumpgeschwindigkeit für bestimmte Gase auf. Nach einer Abschaltung sind sie zudem schwierig wieder zu starten. Außerdem besteht, wenn die Pumpen Giftgase speichern, die Gefahr, dass der Benutzer vergiftet wird, wenn die Pumpe eine Fehlfunktion aufweist. Trotz der Nachteile der Vakuumpumpen vom Speichertyp sind diese Pumpen nur etwas kleiner als die Pumpen vom Kompressionstyp.
  • Zudem ist Laborraum, insbesondere in der Halbleiterindustrie, sehr teuer und nicht leicht erweiterbar und wiederherstellbar. Es besteht zudem ein signifikanter Bedarf für kompakte Instrumente, die die Größe, das Gewicht und die Betriebsanforderungen eines Analysegerätes, das in Laboratorien verwendet wird, reduzieren. Außerdem besteht ein Bedarf für kompakte Zusatzgeräte, die die Grundfläche eines existierenden Laborgeräts nicht signifikant vergrößern, um eine Umgestaltung eines Labors zu vermeiden.
  • Das Handbuch „Vakuumtechnik" von Pupp et al (1991) offenbart in Kapitel 16.2.2a eine bekannte axiale Turbomolekularpumpe, wie sie in 1 dargestellt ist.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf kompakte Vakuumpumpen, die in einem Gerät verwendet werden können, wobei die Applikation tragbar, durch eine Hand gehalten oder raumbegrenzt sein kann. Eine Hauptentdeckung der vorliegenden Erfindung ist, dass eine effiziente kompakte Turbomolekularvakuumpumpe konstruiert werden kann, die eine Radialströmungskonstruktion aufweist, bei der die Größe des Gasflussweges in der radialen Richtung größer ist als die Größe des Gasflussweges in der axialen Richtung.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung bereit, die aufweist: einen Gaseinlass; einen Rotor mit einer ersten Rotorfläche, die in einer etwa radialen Richtung angeordnet ist, und mit einer Mehrzahl von Schaufeln, die in Fluidverbindung mit dem Gaseinlass stehen und sich von der ersten Rotorfläche in axialer Richtung erstrecken, wobei die Mehrzahl von Schaufeln in konzentrischen Schaufelringen angeordnet und zu der radialen Richtung geneigt ist; einen Stator mit einer ersten Statorfläche, die in der Nähe der ersten Rotorfläche in der etwa radialen Richtung angeordnet ist, und mit einer ersten und einer zweiten Mehrzahl von Leitschaufeln, die sich von der ersten Statorfläche erstrecken und in konzentrischen Statorringen und zwischen den konzentrischen Ringen der Mehrzahl von Schaufeln angeordnet sind; und einen Gasauslass, der in Fluidverbindung mit der Mehrzahl von Schaufeln und der ersten und zweiten Mehrzahl von Leitschaufeln steht, wobei die Rotation des Rotors gegenüber dem Stator bewirkt, dass Gas molekular von den konzentrischen Schaufelringen durch die konzentrischen Statorringe und dann zum Gasauslass gepumpt wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung bereitgestellt, die aufweist: einen Gaseinlass; einen Rotor mit einer Rotorfläche, die in einer etwa radialen Richtung angeordnet ist, und mit einer Mehrzahl von Schaufeln, die in Fluidverbindung mit dem Gaseinlass stehen und sich von der Rotorfläche etwa in axialer Richtung strecken, wobei die Mehrzahl von Schaufeln zu der radialen Richtung geneigt ist; ein Gehäuse mit einer ersten Statoroberfläche, die in der Nähe der ersten Rotorfläche in der etwa radialen Richtung angeordnet ist und mit einer ersten und einer zweiten Mehrzahl von Leitschaufeln, die sich von der ersten Statorfläche erstrecken und die in konzentrischen Statorringen angeordnet sind; und einen Gasauslass, der in Fluidverbindung mit der Mehrzahl von Schaufeln und der ersten und der zweiten Mehrzahl von Leitschaufeln steht, wobei die Rotation des Rotors gegenüber dem Gehäuse bewirkt, dass Gas molekular von dem Gaseinlass zu dem Gasauslass gepumpt wird; und eine Vorpumpe, die mit dem Gasauslass gekoppelt ist.
  • In einer Ausführungsform umfasst die vorliegende Erfindung eine Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung, die einen Gaseinlass, einen Gasauslass, einen Rotor und ein Gehäuse umfasst. Der Rotor umfasst eine erste Rotorfläche, die in einer etwa radialen Richtung angeordnet ist. Eine erste Mehrzahl von Schaufeln erstreckt sich von der ersten Rotorfläche in einer etwa axialen Richtung. In einer Ausführungsform ist zumindest eine Schaufel der ersten Mehrzahl von Schaufeln geformt, um die Pumpeffizienz zu erhöhen. Ein Tragring, der ein Verbiegen auf Grund der Zentrifugalkraft reduziert, kann um mindestens eine der Mehrzahl von Schaufeln angeordnet sein. Der Rotor und zumindest eine Schaufel der ersten Mehrzahl von Schaufeln kann aus einem Materialstück integral geformt sein.
  • In einer Ausführungsform kann die erste Rotorfläche mindestens einen Hohlraum aufweisen, der so dimensioniert ist, dass er mindestens eine Schaufel der ersten Mehrzahl von Schaufeln aufnimmt und hält. Die zumindest eine Schaufel der ersten Mehrzahl von Schaufeln kann einen Schwalbenschwanz aufweisen, und der mindestens eine Hohlraum kann so ausgebildet sein, dass er den Schwalbenschwanz aufnimmt. Der Schwalbenschwanz kann in etwa radialer Richtung oder in etwa Umfangsrichtung ausgerichtet sein.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Gehäuse eine erste Statorfläche, die in der Nähe der ersten Rotorfläche in der etwa radialen Richtung angeordnet ist. In einer anderen Ausführungsform ist der Stator von dem Gehäuse getrennt. Eine erste und eine zweite Mehrzahl von Leitschaufeln erstreckt sich von der ersten Statorfläche und bilden im Wesentlichen einen Ringraum zur Aufnahme der ersten Mehrzahl von Schaufeln. Der Ringraum kann eine Nut sein. Zumindest eine Leitschaufel der ersten und zweiten Mehrzahl von Leitschaufeln und die erste Statorfläche können integral aus einem Materialstück gefertigt sein. Der Stator kann zumindest einen Hohlraum aufweisen, der so dimensioniert ist, dass er mindestens eine der Leitschaufeln der ersten und zweiten Mehrzahl von Schaufeln aufnimmt und hält.
  • In einer Ausführungsform ist eine Antriebswelle mit dem Rotor gekoppelt und in der etwa axialen Richtung angeordnet. Ein Motor ist mit der Antriebswelle gekoppelt und dreht den Rotor gegenüber dem Stator. In einer anderen Ausführungsform ist der Rotor direkt mit dem Motor gekoppelt, ohne dass eine Antriebswelle verwendet wird. Die Drehung des Rotors gegenüber dem Gehäuse führt dazu, dass Gas von dem Gaseinlass zu dem Gasauslass gepumpt wird. Eine Vorpumpe, wie beispielsweise eine mechanische Pumpe, ist typischerweise mit dem Gasauslass gekoppelt. In einer Ausführungsform ist ein Prozessor elektrisch mit dem Motor und mit einem Drucksensor, der in Fluidverbindung mit der Pumpe angeordnet ist, gekoppelt. Der Drucksensor erzeugt ein Signal, das zu einem Druck proportional ist, der durch die Pumpe erreicht wird, und der Prozessor erzeugt ein Signal, das die Drehzahl des Motors in Abhängigkeit von dem Druck steuert.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Vakuumpumpe des Weiteren eine zweite Rotorfläche, die in etwa radialer Richtung angeordnet ist. Eine zweite Mehrzahl von Schaufeln erstreckt sich von der zweiten Rotorfläche in etwa axialer Richtung gegenüber den Schaufeln der ersten Mehrzahl der Schaufeln. Eine zweite Statorfläche ist in der Nähe der zweiten Rotorfläche in der etwa radialen Richtung angeordnet. Eine dritte und eine vierte Mehrzahl von Leitschaufeln erstrecken sich von der zweiten Statorfläche und bilden zwischen sich allgemein einen Ringraum zur Aufnahme der zweiten Mehrzahl von Schaufeln.
  • In einer anderen Ausführungsform weisen der Rotor und der Stator des Weiteren eine zweite Stufe auf. Die zweite Stufe umfasst eine Rotorfläche, die in etwa radialer Richtung angeordnet ist. Eine Mehrzahl von Schaufeln erstreckt sich von der Rotorfläche in etwa axialer Richtung. Die zweite Stufe umfasst eine Statorfläche, die in der Nähe der Zweite-Stufe-Rotorfläche in der etwa radialen Richtung angeordnet ist. Eine erste und zweite Mehrzahl von Schaufeln erstreckt sich von der Statorfläche des zweiten Stators und bildet allgemein einen Ringraum zwischen sich zur Aufnahme der Mehrzahl von Schaufeln.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Pumpen von Gas mit einer Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung mit folgenden Schritten: Empfangen eines Gases an einem Gaseinlass; Rotieren einer Mehrzahl von Schaufeln, die zu der radialen Richtung geneigt, im Wesentlichen axial angeordnet und in konzentrischen Ringen gegenüber einer ersten und einer zweiten Mehrzahl von Leitschaufeln angeordnet sind, wobei die Leitschaufeln in konzentrischen Statorringen zwischen den konzentrischen Ringen der Mehrzahl von Schaufeln angeordnet sind, und wobei die Relativbewegung der Mehrzahl von Schaufeln und der ersten und zweiten Mehrzahl von Leitschaufeln bewirkt, dass das Gas molekular in etwa radialer Richtung von den konzentrischen Schaufelringen durch die konzentrischen Statorringe gepumpt wird; und Auslassen des Gases durch einen Gasauslass.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Pumpen von Gas, das den Schritt des Rotierens einer Mehrzahl von im Wesentlichen axial angeordneten Schaufeln gegenüber einer ersten und einer zweiten Mehrzahl von Leitschaufeln, die im Wesentlichen einen Ringraum zwischen ihnen zur Aufnahme der ersten Mehrzahl von Schaufeln bilden. Die Relativbewegung der Mehrzahl von Schaufeln und der ersten und zweiten Mehrzahl von Leitschaufeln bewirkt, dass Gas in etwa radialer Richtung von einem Gaseinlass zu einem Gasauslass gepumpt wird. Das Gas kann nach außen oder innen in etwa radialer Richtung gepumpt werden.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zum Pumpen eines Gases ein Rotieren einer zweiten Mehrzahl von im Wesentlichen axial angeordneten Schaufeln gegenüber einer dritten und einer vierten Mehrzahl von Leitschaufeln, die zwischen sich allgemein einen Ringraum zur Aufnahme der zweiten Mehrzahl von Schaufeln bilden. Die Relativbewegung der zweiten Mehrzahl von Schaufeln und der dritten und der vierten Mehrzahl von Leitschaufeln bewirkt, dass das Gas in etwa radialer Richtung von einem Gaseinlass zu einem Gasauslass gepumpt wird. Das Gas kann nach außen oder nach innen in etwa radialer Richtung gepumpt werden.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden jetzt beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 eine bekannte Konstruktion einer Turbomolekularpumpe zeigt,
  • 2 eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung zeigt,
  • 3 eine axiale Ansicht des Rotors zeigt, der in der erfindungsgemäßen Turbomolekularpumpe mit Radialströmung verwendet wird,
  • 4 eine erfindungsgemäße Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung zeigt, die Rotorschaufeln aufweist, die sich von zwei Oberflächen erstrecken,
  • 5 eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung zeigt, die eine zweite Stufe aufweist,
  • 6 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung zeigt, die eine Spiralnut aufweist,
  • 7 ein Funktionsblockdiagramm eines kompakten Pumpsystems zeigt, dass eine erfindungsgemäße Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung aufweist,
  • 8 ein Analyseinstrument zeigt, das die erfindungsgemäße Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung verwendet.
  • 1 zeigt eine bekannte Turbomolekularpumpe 10 mit Axialströmung. Die Pumpe weist einen Rotor 12 mit einer Mehrzahl von axialen Schaufeln 14 auf. Eine Mehrzahl von Statorleitschaufeln 16 ist so angeordnet, dass sie die Mehrzahl von axialen Schaufeln 14 aufnehmen. Ein Motor 15 treibt den Rotor 12 an, so dass jede der Mehrzahl von Schaufeln 14 durch eine der entsprechenden Mehrzahl von Statorleitschaufeln 16 bewegt wird. Eine Kompression wird in einer Richtung erreicht, die im Wesentlichen parallel zu einer axialen Zentrallinie 18 verläuft. Das heißt, die Dimension des Gasflussweges parallel zu der axialen Zentrallinie 18 ist viel größer als die Dimension des Gasflussweges parallel zu einer radialen Zentrallinie 20. Viele Stufen von Rotorschaufeln und Statorleitschaufeln werden benötigt, um die notwendige Kompression und Pumpgeschwindigkeit zu erreichen. Typische bekannte Pumpgeschwindigkeiten in Liter/Sekunde sind näherungsweise 50 bis 1000 Liter/Sekunde.
  • Ein effizienter Betrieb der bekannten Turbomolekularpumpen mit Axialströmung wird durch Rotieren des Rotors 12 bei einer relativ hohen Geschwindigkeit erreicht. Typische bekannte Turbomolekularpumpen mit Axialströmung sind so konstruiert, dass der Rotor 12 so rotiert, dass die Geschwindigkeit der Schaufelspitze ungefähr 400 m/s beträgt. Um diese Schaufelspitzengeschwindigkeit mit zur Zeit erhältlichen Lagern und Motoren zu erreichen, ist der Rotordurchmesser größer als ungefähr 75 mm bemessen. Die Dimension des Rotordurchmessers bestimmt typischerweise den Minimaldurchmesser der Pumpanordnung.
  • 2 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Turbomolekularvakuumpumpe 50 mit Radialströmung. Mit Radialströmung ist gemeint, dass die Dimension des Gasflussweges parallel zu der radialen Zentrallinie 20 größer ist als die Dimension des Gasflussweges parallel zu der axialen Zentrallinie 18. Die Pumpe umfasst einen Gaseinlass 52, einen Gasauslass 54, einen Rotor 56 und ein Gehäuse 58. Ein Sensor kann in Fluidverbindung mit dem Gaseinlass 52 oder dem Gasauslass 54 stehen.
  • Der Rotor 56 umfasst eine erste Rotorfläche 62, die in etwa parallel Richtung zu der radialen Zentrallinie 20 angeordnet ist. Der Rotor 56 kann aus einer hochfesten Aluminiumlegierung gebildet sein. Eine erste Mehrzahl von Schaufeln 64 erstreckt sich von der ersten Rotorfläche 62 in etwa paralleler Richtung zu der axialen Zentrallinie 18. In einer Ausführungsform ist zumindest eine Schaufel der ersten Mehrzahl von Schaufeln 64 so geformt, dass die Pumpeffizienz erhöht wird. Ein Tragring 63, der ein Verbiegen auf Grund der Zentrifugalkraft reduziert, kann um zumindest eine Schaufel der Mehrzahl von Schaufeln herum angeordnet sein. In einer Ausführungsform ist auf der einen Seite des Rotors eine Molekular-Drag-Pumpe vorgesehen.
  • Die erste Mehrzahl von Schaufeln 64 kann an dem Rotor 56 durch einen Vielzahl von bekannten Mitteln befestigt sein. In einer Ausführungsform sind der Rotor 56 und zumindest eine Schaufel der ersten Mehrzahl von Schaufeln 64 integral aus einen Materialstück gebildet. In einer anderen Ausführungsform sind die Schaufeln auf dem Rotor befestigt. Die erste Rotorfläche 62 umfasst zumindest einen Hohlraum 66 der so dimensioniert ist, dass er zumindest eine Schaufel der ersten Mehrzahl von Schaufeln 64 aufnimmt und hält. Die zumindest eine Schaufel der ersten Mehrzahl von Schaufeln 64 kann einen Schwalbenschwanz 68 aufweisen, und der zumindest eine Hohlraum 66 kann so ausgebildet sein, dass er den Schwalbenschwanz 68 aufnimmt. Der Schwalbenschwanz 68 kann in der radialen Richtung oder in der Umfangsrichtung orientiert sein.
  • Ein Stator 59 umfasst eine erste Statorfläche 70, die in der Nähe der ersten Rotorfläche 62 parallel zu der radialen Zentrallinie 20 angeordnet ist. In einer Ausführungsform ist der Stator 59 in dem Gehäuse 58 ausgebildet. Eine erste und eine zweite Mehrzahl von Leitschaufeln 72 erstreckt sich von der ersten Statorfläche 70 und bildet im Wesentlichen einen Ringraum zwischen ihnen zur Aufnahme der ersten Mehrzahl von Schaufeln 64. Der Ringraum kann eine Nut sein. In einer Ausführungsform beträgt ein Raum zwischen zumindest einer Schaufel der ersten Mehrzahl von Schaufeln 64 und der ersten und zweiten Mehrzahl von Leitschaufeln 72 ungefähr 0.2 mm. Zumindest eine Leitschaufel der ersten und zweiten Mehrzahl von Leitschaufeln 72 und die erste Statorfläche 70 können integral aus einem Materialstück gebildet sein. Alternativ kann der Stator zumindest einen Hohlraum umfassen, der so dimensioniert ist, dass er zumindest eine der Leitschaufeln aufnimmt und hält.
  • In einer Ausführungsform ist eine Antriebswelle 74 mit dem Rotor 56 gekoppelt und in der axialen Richtung 18 angeordnet. Ein Motor 76 ist mit der Antriebswelle 74 gekoppelt und dreht den Rotor 56 gegenüber dem Gehäuse 58. In einer anderen Ausführungsform ist der Rotor 56 direkt mit dem Motor 76 verbunden, ohne die Verwendung einer Antriebswelle. Zum Beispiel können Permanentmagnete (nicht dargestellt) in den Rotor 56 eingebettet sein und durch Statorspulen (nicht dargestellt), die in der zugewandten Oberfläche angeordnet sind, angetrieben werden. Alternativ können Magnetlager verwendet werden, um den Rotor 56 anzuheben.
  • In einer Ausführungsform ist der Motor ein Stromrichtergleichstrommotor (engl. brushless DC motor), und die Drehzahl des Motors 76 beträgt ungefähr 50.000 bis 150.000 Umdrehungen pro Minute. Die Drehung des Rotors 56 radial zu dem Gehäuse 58 bewirkt, dass Gas radial nach außen weg von der axialen Zentrallinie 18 oder radial nach innen in Richtung der axialen Zentrallinie 18 in Abhängigkeit von der Drehrichtung von dem Gaseinlass 52 zu dem Gasauslass 54 gepumpt wird.
  • Eine Vorpumpe 78, wie beispielsweise eine Scroll-Pumpe ist typischerweise in Reihe mit dem Gasauslass 54 verbunden. Eine Molekular-Drag-Pumpe kann auch verwendet werden. Die Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung 50 und die Vorpumpe 78, die in Reihe verbunden sind, pumpen Gase von einer Hochvakuumkammer, die an dem Gaseinlass 52 befestigt ist, und geben sie durch eine Entlüftungsöffnung 80 an die Umgebung ab.
  • Ein Vorteil der Turbomolekulanrakuumpumpe 50 mit Radialströmung der vorliegenden Erfindung ist, dass die axiale Dimension der Pumpe viel kleiner ist als die axiale Dimension von bekannten Turbomolekularpumpen mit Axialströmung, da die Kompression radial erreicht wird. Die Turbomolekularvakuumpumpe 50 mit Radialströmung der vorliegenden Erfindung ist besonders effizient für niedrige Pumpgeschwindigkeiten, weniger als 50 Liter/Sekunde.
  • 3 zeigt eine axiale Ansicht des Rotors 56, der in der erfindungsgemäßen Turbomolekularvakuumpumpe 50 mit Radialströmung verwendet wird. Der Rotor 56 weist die erste Rotorfläche 62 und die erste Mehrzahl von Schaufeln 64 auf, die sich von der ersten Rotorfläche in die axialen Richtung 18 erstreckt. Die erste Mehrzahl von Schaufeln 64 ist in entsprechenden konzentrischen Ringen 82 angeordnet. Die erste und die zweite Mehrzahl von Leitschaufeln (nicht dargestellt) sind in konzentrischen Statorringen zwischen den konzentrischen Ringen 82 der ersten Mehrzahl von Schaufeln 64 angeordnet. Der Gasfluss bewegt sich radial von einem konzentrischen Ring von Schaufeln durch einen korrespondierenden konzentrischen Statorring und dann zu dem nächsten konzentrischen Ring von Rotorschaufeln und Statorschaufeln. Ein Vorteil des Rotors 56 der vorliegenden Erfindung ist, dass der Rotor 56 von einer Seite in einer maschinellen Bearbei tungsoperation maschinell bearbeitet werden kann, wodurch die Herstellungskosten der Pumpe reduziert werden.
  • Die erste Mehrzahl von Schaufeln 64 ist so geformt und positioniert, dass eine bestimmte Pumpgeschwindigkeit, Kompression und Effizienz erreicht wird. Die Neigung von jeder Schaufel der ersten Mehrzahl von Schaufeln 64 bestimmt im Wesentlichen die Pumpgeschwindigkeit und Kompression. Beispielsweise wird ein Neigen der Schaufeln in Richtung der radialen Richtung 20 im Allgemeinen zu einer höheren Pumpgeschwindigkeit führen. Ein Neigen der Schaufeln in Richtung der Umfangsrichtung wird zu einer höheren Kompression führen, was in der Regel zu einer niedrigeren Pumpgeschwindigkeit führt.
  • In einer Ausführungsform sind die inneren Schaufeln (Schaufeln, die bezüglich der axialen Zentrallinie 18 am nächsten angeordnet sind) graduell in Richtung der radialen Richtung für eine hohe Pumpgeschwindigkeit geneigt, und die äußeren Schaufeln (Schaufeln, die am weitesten entfernt von der axialen Zentrallinie 18 angeordnet sind) sind geraduell in Richtung der Umfangsrichtung für eine höhere Kompression geneigt. In dieser Ausführungsform tritt, da das Gas komprimiert wird, mehr Pumpen in den Schaufeln auf, die am weitesten von der axialen Zentrallinie 18 entfernt sind, wodurch eine höhere Kompression erreicht wird.
  • 4 zeigt eine erfindungsgemäße Turbomolekularvakuumpumpe 100 mit Radialströmung, die Rotorschaufeln aufweist, die sich von zwei Oberflächen erstrecken. Die Pumpe 100 ist der Turbomolekularvakuum 50 aus 2 ähnlich. Die Pumpe 100 umfasst des Weiteren eine zweite Rotorfläche 102, die in der radialen Richtung 20 angeordnet ist. Eine zweite Mehrzahl von Schaufeln 104 erstreckt sich von der zweiten Rotorfläche 102 in die axiale Richtung entgegengesetzt zu einer ersten Mehrzahl von Schaufeln 64.
  • Eine zweite Statorfläche 108 ist in der Nähe der zweiten Rotorfläche 102 in der radialen Richtung 20 angeordnet. Eine dritte und vierte Mehrzahl von Leitschaufeln 110 erstreckt sich von der zweiten Statorfläche 108 und bildet im Wesentlichen einen Ringraum zwischen ihnen zur Aufnahme der zweiten Mehrzahl von Schaufeln 104. Die Drehung eines Rotors 112 relativ zu einem Gehäuse 114 bewirkt, dass Gas radial nach außen weg von der axialen Zentrallinie 18 oder radial in Richtung der axialen Zentrallinie in Abhängigkeit von der Drehrichtung von einem Gaseinlass 116 zu einem Gasauslass 118 gepumpt wird.
  • In einer Ausführungsform pumpen die erste Statorfläche 70 und die zweite Stator 108 parallel, um eine höhere Pumpgeschwindigkeit zu erreichen. Das heißt, das Gas wird radial nach außen oder radial nach innen auf beide, die erste Rotorfläche 62 und die zweite Rotorfläche 102, gepumpt. In einer anderen Ausführungsform pumpen die erste Statorfläche 70 und die zweite Statorfläche 108 in Reihe, um eine erhöhte Kompression zu erreichen. Das heißt, das Gas wird radial nach außen auf eine der ersten 64 und zweiten Rotorfläche 102 und radial nach innen auf die andere der ersten 64 und zweiten Rotorfläche 102 gepumpt.
  • 5 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Turbomolekularvakuumpumpe 150 mit Radialströmung, die eine erste Stufe 152 und eine zweite Stufe 154 aufweist. Die Pumpe 150 ist der Turbomolekularvakuumpumpe 50 aus 4 ähnlich, umfasst aber einen ersten Rotor 156 und einen zweiten Rotor 158, die jeweils eine erste Rotorfläche 62 und eine zweite Rotorfläche 102 aufweisen. Eine erste Mehrzahl von Schaufeln 64 und eine zweite Mehrzahl von Schaufeln 104 erstreckt sich von dem ersten Rotor 156 in die axiale Richtung 18. Eine erste Mehrzahl von Schaufeln 64 und eine zweite Mehrzahl von Schaufeln 104 erstreckt sich von dem zweiten Rotor 158 in die axiale Richtung 18. Eine erste Statorfläche 70 und eine zweite Statorfläche 108 sind in der Nähe der ersten Rotorfläche 64 bzw. der zweiten Rotorfläche 102 in der radialen Richtung 20 angeordnet. Eine erste und eine zweite Mehrzahl von Leitschaufeln 72 erstreckt sich von der ersten Statorfläche 70 und bildet zwischen ihnen im Wesentlichen einen Ringraum zur Aufnahme der ersten Mehrzahl von Schaufeln 64. Eine dritte und vierte Mehrzahl von Leitschaufeln 110 erstreckt sich von der zweiten Statorfläche 108 und bildet im Wesentlichen zwischen ihnen ein Ringraum zur Aufnahme der zweiten Mehrzahl von Schaufeln 104.
  • In einer Ausführungsform sind die erste Stufe 152 und die zweite Stufe 154 konfiguriert, um in Reihe zu pumpen, um eine erhöhte Kompression zu erreichen. Das heißt, das Gas wird radial nach außen oder radial nach innen in Abhängigkeit von der Drehrichtung in beiden, der ersten Stufe 152 und der zweiten Stufe 154, gepumpt. In einer anderen Ausführungsform sind die erste Stufe 152 und die zweite Stufe 154 konfiguriert, um parallel zu pumpen, um eine höhere Pumpgeschwindigkeit zu erreichen. Das heißt, das Gas wird in einer Stufe radial nach außen und in der anderen Stufe radial nach innen gepumpt. Andere erfindungsgemäße Ausführungsformen der Turbomolekularvakuumpumpe umfassen mehr als zwei Stufen, um eine zusätzliche Kompression oder zusätzliche Pumpgeschwindigkeit zu erreichen.
  • 6 zeigt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Turbomolekularvakuumpumpe 200 mit Radialströmung. Die Turbomolekularvakuumpumpe 200 umfasst einen Rotor 202 mit einer ersten Rotorfläche 204, die in der etwa radialen Richtung 20 angeordnet ist. Eine erste Mehrzahl von Schaufeln 206 erstreckt sich von der ersten Rotorfläche 204 in die etwa axiale Richtung 18. Der Rotor 202 umfasst eine zweite Rotorfläche 208, die in der etwa radialen Richtung 20 angeordnet ist. Die zweite Rotorfläche 208 ist im Wesentlichen flach (das heißt, sie weist keine Schaufelform auf).
  • Die Vakuumpumpe weist ein Gehäuse 210 auf, das eine erste Statorfläche 212 umfasst, die in der Nähe der ersten Rotorfläche 204 in der radialen Richtung 20 angeordnet ist. Eine erste und eine zweite Mehrzahl von Leitschaufeln 214 erstreckt sich von der ersten Statorfläche 212 und bildet zwischen ihnen im Wesentlichen einen Ringraum zur Aufnahme der ersten Mehrzahl von Schaufeln 206. Zumindest eine Leitschaufel der ersten und zweiten Mehrzahl von Leitschaufeln 214 und die erste Statorfläche 212 können integral aus einem Materialstück gebildet sein. Das Gehäuse 210 kann zumindest einen Hohlraum umfassen, der so dimensioniert ist, dass er zumindest eine Leitschaufel der ersten und zweiten Mehrzahl von Leitschaufeln 214 aufnimmt und hält.
  • Das Gehäuse 210 umfasst eine zweite Statorfläche 216. Die zweite Statorfläche 216 bildet eine kontinuierliche Spiralnut 218 mit abnehmender Fläche, die sich in Richtung der axialen Zentrallinie 18 bewegt. In einer Ausführungsform umkreist das spiralförmige Muster die axiale Zentrallinie 18 der Pumpe 200 drei- bis fünfmal. Die Spiralnut 218 wirkt als eine Drag-Pumpe von der Siegbahn-Art, die den Druck des Gases erhöht, wenn sich das Gas entlang der Spiralnut 218 in Richtung der axialen Zentrallinie 18 bewegt.
  • Die Vakuumpumpe 200 weist eine Antriebswelle 220 auf, die mit dem Rotor 202 gekoppelt und in der axialen Richtung 18 angeordnet ist. Ein Motor 222 ist mit der Antriebswelle 220 gekoppelt und dreht den Rotor 202 relativ zu dem Gehäuse 210. Die Drehung des Rotors 202 relativ zu dem Gehäuse 210 bewirkt, dass Gas von einem Gaseinlass 224 zu einem Gasauslass 226 gepumpt wird. Gas wird von dem Gaseinlass 224 durch die erste Rotorfläche 204 und die erste Statorfläche 212 nach außen in eine radiale Richtung gepumpt. Das Gas wird dann entlang der zweiten Statorfläche 216 durch die Spiralnut 218 in Richtung der Zentrallinie 18 gepumpt. Das Gas wird dann durch den Gasauslass 226 gepumpt.
  • 7 zeigt ein Funktionsblockdiagramm eines kompakten Pumpsystems 250, das eine erfindungsgemäße Turbomolekularvakuumpumpe 252 mit Radialströmung umfasst. Das System weist eine Vakuumkammer 254 auf, die in Fluidverbindung mit einem Eingang 256 zu der Turbomolekularvakuumpumpe 252 mit Radialströmung steht. Ein erster Drucksensor 258 ist in einer Zuführung 260 zwischen der Vakuumkammer 254 und der Turbomolekularvakuumpumpe 252 angeordnet. Der erste Drucksensor 258 erzeugt ein elektrisches Signal an einem Ausgang 259, das zu dem Druck an dem Eingang 256 zu der Turbomolekularvakuumpumpe 252 proportional ist.
  • Eine Vorpumpe 262 ist in Fluidverbindung mit einer Ausströmungsöffnung 264 der Turbomolekularvakuumpumpe 252 mit Radialströmung gekoppelt. Die Vorpumpe 262 komprimiert das Gas, das von der Turbomolekularvakuumpumpe 252 ausgelassen worden ist, von ungefähr 0.01 bis 1.0 Torr und lässt das Gas bei Atmosphärendruck an einem Auslass 266 entweichen. In einer Ausführungsform weist die Vorpumpe 262 eine Scroll-Pumpe auf. In einer anderen Ausführungsform weist die Vorpumpe 262 eine Diaphragma-abgedichtete Rotationspumpe auf. Beide, Scroll-Pumpen und Diaphragma-abgedichtete Rotationspumpen, sind mit der erfindungsgemäßen Turbomolekularvakuumpumpe 252 kompatibel und für ein kompaktes Pumpsystem geeignet, da sie relativ klein und ölfrei sind.
  • Ein zweite Drucksensor 268 ist einer Zuführung 270 zwischen der Ausströmungsöffnung 264 der Turbomolekularvakuumpumpe 252 und einem Einlass 272 zu der Vorpumpe 262 angeordnet. Der zweite Drucksensor 268 erzeugt ein elektrisches Signal an einem Ausgang 269, das zu dem Druck an dem Einlass 272 zu der Vorpumpe 262 proportional ist. Das kompakte Pumpsystem 250 kann auch andere Sensoren umfassen, beispielsweise für die Temperatur, für die Rotorrotationsgeschwindigkeit und das Drehmoment.
  • Ein elektronisches Steuerungssystem 280 steuert den Betrieb der Turbomolekularvakuumpumpe 252 und der Vorpumpe 262. Ein erster Sensorsausgang 259 und ein zweiter Sensorausgang 269 sind elektrisch mit einem ersten elektrischen Eingang 282 und einen zweiten elektrischen Eingang 284 zu dem elektronischen Steuerungssystem 280 gekoppelt. Das elektronische Steuerungssystem 280 weist einen elektrischen Ausgang 290 auf, der elektrisch mit dem Motor 252 gekoppelt ist, der den Rotor 56 (2) der Turbomolekularvakuumpumpe 252 antreibt. Das elektronische Steuerungssystem 280 weist auch einen elektrischen Ausgang 286 auf, der elektrisch mit der Vorpumpe 262 gekoppelt ist und die Geschwindigkeit der Vorpumpe 262 steuert.
  • Im Betrieb verarbeitetet das elektronische Steuerungssystem 280 die Signale, die durch den ersten Drucksensor 258 und den zweiten Drucksensor 268 erzeugt worden sind und erzeugt ein Signal, dass die Geschwindigkeit des Rotors 56 steuert. Die Geschwindigkeit des Rotors 56 (2) kann gesteuert werden, um einen bestimmten Betriebsdruck oder eine bestimmte Pumpleistung zu erreichen. Beispielsweise kann das Steuerungssystem 280 verwendet werden, um die Geschwindigkeit des Rotors 56 und die Geschwindigkeit der Vorpumpe 262 zu justieren, um eine lange Betriebslebenszeit und Betriebsleistungsaufnahme zu erreichen.
  • Das kompakte Pumpsystem 250 weist eine Fähigkeit zum Hochvakuumpumpen auf, bei der Gas direkt an die Atmosphäre abgegeben wird. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wiegen die Turbomolekularvakuumpumpe 252 mit Radialströmung und die Vorpumpe 262 zusammen weniger als 3 kg und haben ein Volumen, das kleiner ist als 2000 cm3.
  • 8 zeigt ein Analyseinstrument 300, das die erfindungsgemäße Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung verwendet. Das Instrument 300 umfasst das kompakte Pumpsystem 250 aus 7, das die Turbomolekularvakuumpum pe 252 mit Radialströmung, die Vorpumpe 262, das elektronische Steuerungssystem 280, den ersten Drucksensor 258 und den zweiten Drucksensor 268 aufweist.
  • Ein Vakuuminstrument 302 ist in Fluidverbindung mit dem Eingang 256 zu der Turbomolekularvakuumpumpe 252 mit Radialströmung angeordnet. Das Instrument 302 weist einen elektrischen Ausgang 304 auf, der mit einer Datenakquisitionseinheit 306 verbunden ist. Ein Prozessor 308 kann mit der Datenakquisitionseinheit 306 verbunden sein, um die Daten zu analysieren und zu verarbeiten. In einer Ausführungsform ist das Instrument 302 ein kompaktes Massenspektrometer und die Instrumente erzeugen Signale, die indikativ für die Masse der erzeugten Ionen sind.
  • Eine Strömungssteuerungseinheit 310 ist mit einem Eingang 312 zu dem Instrument 302 gekoppelt. Die Strömungssteuerungseinheit 310 hat einen Probengaseinlass 314 und einen Trägergaseingang 316. Eine Pumpe 318 kann in Fluidverbindung mit der Strömungssteuerungseinheit 310 gekoppelt sein, um einen Überschuss einer Gasströmung von der Strömungssteuerungseinheit 310 zu entfernen. In einer Ausführungsform kann die Pumpe 318 eine Scroll-Pumpe oder eine Diaphragma-Rotationspumpe sein.
  • In einer Ausführungsform ist eine Gasseparationseinheit 320 zwischen dem Strömungssteuerungsgerät 310 und dem Instrument 302 angeordnet. Das Gasseparationsgerät 320 wird verwendet, um einen Teil des Probengases gemäß bestimmter Charakteristika, beispielsweise gemäß eines Massenbereichs, zu separieren. Ein Ausgang 322 der Strömungssteuerungseinheit 310 ist in Fluidverbindung mit einem Eingang 324 des Separationsgerätes 320 und ein Ausgang 326 des Separationsgerätes 320 ist in Fluidverbindung mit dem Eingang 312 des Instruments 302 angeordnet.
  • Das elektronische Steuerungssystem 280 ist elektrisch mit der Strömungssteuerungseinheit 310, dem Separationsgerät 320, dem Instrument 302, der Turbomolekularvakuumpumpe 252 mit Radialströmung, der Vorpumpe 262, dem Prozessor 308, dem ersten Drucksensor 258 und dem zweiten Drucksensor 586 gekoppelt. Das elektronische Steuerungssystem 280 kann den Transport des Proben gases zu dem Instrument 302, den Druck innerhalb des Instrumentes 302 und Charakteristika der Turbomolekularvakuumpumpe 252 und der Vorpumpe 262, wie beispielsweise Betriebslebensdauer und Betriebsleistungsaufnahme, steuern.
  • Obwohl die Erfindung ausführlich und unter Bezugnahme auf spezielle bevorzugte Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden ist, sollte durch den Fachmann verstanden werden, das verschiedene Veränderungen in der Form und im Detail bei diesen durchgeführt werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, zu verlassen.

Claims (30)

  1. Turbomolekularvakuumpumpe (50) mit Radialströmung a) mit einem Gaseinlass (52) b) mit einem Rotor (56), der folgende Teile enthält: i) eine erste Rotorfläche (62), die in einer etwa radialen Richtung angeordnet ist; und ii) eine Mehrzahl von Schaufeln (64), die in Fluidverbindung mit dem Gaseinlass stehen und sich von der ersten Rotorfläche etwa in axialer Richtung erstrecken, wobei die Mehrzahl von Schaufeln in konzentrischen Schaufelringen angeordnet und zu der radialen Richtung geneigt ist; c) mit einem Stator (59), der folgende Teile enthält: i) eine erste Statorfläche (70), die in der Nähe der ersten Rotorfläche in der etwa radialen Richtung angeordnet ist; und ii) eine erste und eine zweite Mehrzahl von Leitschaufeln (72), die sich von der ersten Statorfläche erstrecken und in konzentrischen Statorringen und zwischen den konzentrischen Ringen der Mehrzahl von Schaufeln angeordnet sind; und d) mit einem Gasauslass (54), der in Fluidverbindung mit der Mehrzahl von Schaufeln und der ersten und zweiten Mehrzahl von Leitschaufeln steht, wobei die Rotation des Rotors gegenüber dem Stator bewirkt, dass Gas molekular von den konzentrischen Schaufelringen durch die konzentrischen Statorringe und dann zum Gasauslass gepumpt wird.
  2. Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (56) und mindestens eine der Mehrzahl von Schaufeln (64) aus einem Materialstück integral geformt sind.
  3. Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rotorfläche (62) mindestens einen Hohlraum (66) enthält, der so dimensioniert ist, dass er mindestens eine der Mehrzahl von Schaufeln aufnimmt und hält.
  4. Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Mehrzahl von Schaufeln (64) einen Schwalbenschwanz (68) aufweist und bei der der mindestens eine Hohlraum (66) so ausgebildet ist, dass er den Schwalbenschwanz aufnimmt.
  5. Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwalbenschwanz (68) in etwa radialer Richtung ausgerichtet ist.
  6. Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwalbenschwanz (68) in etwa Umfangsrichtung ausgerichtet ist.
  7. Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der ersten und zweiten Mehrzahl von Leitschaufeln (72) und die erste Statorfläche (70) aus einem Materialstück integral gefertigt sind.
  8. Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die im wesentlichen radiale Statorfläche mindestens einen Hohlraum enthält, der so dimensioniert ist, dass er mindestens eine der Mehrzahl von Leitschaufeln aufnimmt und hält.
  9. Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch a) eine zweite Rotorfläche (102), die in etwa radialer Richtung angeordnet ist; b) eine zweite Mehrzahl von Schaufeln (104), die sich von der zweiten Rotorfläche in etwa axialer Richtung (18) gegenüber den Schaufeln der ersten Mehrzahl von Schaufeln (64) erstrecken; c) eine zweite Statorfläche (108), die in der Nähe der zweiten Rotorfläche in der etwa radialen Richtung (20) angeordnet ist; und d) eine dritte und eine vierte Mehrzahl von Leitschaufeln (110), die sich von der zweiten Statorfläche erstrecken und zwischen sich allgemein einen Ringraum zur Aufnahme der zweiten Mehrzahl von Schaufeln bilden.
  10. Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch a) eine Antriebswelle (74), die mit dem Rotor (56) gekuppelt ist und in der etwa axialen Richtung (18) angeordnet ist; und b) einen Motor (76), der mit der Antriebswelle gekuppelt ist, um den Rotor gegenüber dem Stator (59) in Drehung zu versetzen.
  11. Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Prozessor vorgesehen ist, der elektrisch mit dem Motor (76) und einem Drucksensor (258) gekoppelt ist, dass der Drucksensor in Fluidverbindung mit der Vakuumpumpe (50) steht und ein Signal proportional zu dem durch den Drucksensor gemessenen Druck erzeugt, und dass der Prozessor abhängig von dem durch den Drucksensor erzeugten Signal ein Signal erzeugt, das die Drehzahl des Motors steuert.
  12. Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Rotor außerdem eine zweite Stufe (158) enthält, mit i) einer Rotorfläche (62, 102), die in etwa radialer Richtung (20) angeordnet ist, und ii) einer Mehrzahl von Schaufeln (64, 104), die sich von der Rotorfläche in etwa axialer Richtung (18) erstrecken; und b) dass der Stator außerdem eine zweite Stufe (154) enthält, mit i) einer Statorfläche (70, 108), die in der Nähe der Rotorfläche in der etwa radialen Richtung angeordnet ist, und ii) einer ersten und einer zweiten Mehrzahl von Leitschaufeln (72, 110), die sich von der Statorfläche des zweiten Stators erstrecken und zwischen sich allgemein einen Ringraum zur Aufnahme der Mehrzahl von Schaufeln bilden.
  13. Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (50) einen Kompressor zum Komprimieren des Gases enthält.
  14. Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (59) in einem die Pumpe (50) enthaltenden Gehäuse (58) gebildet ist.
  15. Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Tragring (63), der um mindestens eine der Mehrzahl von Schaufeln (64) angeordnet ist und ein Verbiegen der mindestens einen Schaufel durch die Zentrifugalkraft reduziert.
  16. Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mechanische Pumpe (262), die mit dem Gasauslass (54) verbunden ist.
  17. Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Weite des Gasflussweges in der etwa radialen Richtung (20) größer als die Weite des Gasflussweges in der etwa axialen Richtung (18) ist.
  18. Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (58), das die erste Statorfläche (70) und die erste und die zweite Mehrzahl von Leitschaufeln (72) enthält; und eine Vorpumpe (262), die mit dem Gasauslass (54) verbunden ist.
  19. Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Weite des Gasflussweges in der etwa radialen Richtung (20) größer als die Weite des Gasflussweges in der etwa axialen Richtung (18) ist.
  20. Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung nach Anspruch 18 oder 19, gekennzeichnet durch einen Sensor (258), der in Fluidverbindung mit dem Gaseinlaß (52) der Vakuumpumpe (50) steht.
  21. Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung nach Anspruch 18 oder 19, gekennzeichnet durch ein Analyseinstrument (300), das in Fluidverbindung mit dem Gaseinlass (52) der Vakuumpumpe (50) steht.
  22. Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Analyseinstrument ein Massenspektrometer (302) ist.
  23. Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass auf der einen Seite des Rotors (56) eine Molekular-Drag-Pumpe vorgesehen ist.
  24. Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Molekular-Drag-Pumpe eine flache Spiralnut (218) aufweist.
  25. Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorpumpe (262) eine Scroll-Pumpe ist.
  26. Verfahren zum Pumpen von Gas mit einer Turbomolekularvakuumpumpe mit Radialströmung (50), gekennzeichnet durch Empfangen eines Gases an einem Gaseinlass (52); Rotieren einer Mehrzahl von Schaufeln (64), die zu der radialen Richtung geneigt, im wesentlichen axial angeordnet und in konzentrischen Ringen gegenüber einer ersten und einer zweiten Mehrzahl von Leitschaufeln (72) angeordnet sind, wobei die Leitschaufeln in konzentrischen Statorringen zwischen den konzentrischen Ringen der Mehrzahl von Schaufeln (64) angeordnet sind, und wobei die Relativbewegung der Mehrzahl von Schaufeln (64) und der ersten und der zweiten Mehrzahl von Leitschaufeln (72) bewirkt, dass das Gas molekular in etwa radialer Richtung von den konzentrischen Schaufelringen durch die konzentrischen Statorringe gepumpt werden; und Auslassen des Gases durch einen Gasauslaß (54).
  27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Schritt vorgesehen ist, in dem ein Gas komprimiert wird.
  28. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas in etwa radialer Richtung nach außen gepumpt wird.
  29. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas in etwa radialer Richtung nach innen gepumpt wird.
  30. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 29, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt des Rotierens einer zweiten Mehrzahl von im wesentlichen axial angeordneten Schaufeln (104) gegenüber einer dritten und einer vierten Mehrzahl von Leitschaufeln (110), die zwischen sich allgemein einen Ringraum zur Aufnahme der zweiten Mehrzahl von Schaufeln bilden, wobei die Relativbewegung der zweiten Mehrzahl von Schaufeln und der dritten und der vierten Mehrzahl von Leitschaufeln bewirkt, dass das Gas in etwa radialer Richtung von einem Gaseinlass (52) zu einem Gasauslass (54) gepumpt werden.
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