DE69008683T2

DE69008683T2 - Kombinierte Turbomolekularpumpe mit zwei Wellen und atmosphärischem Auslass.

Info

Publication number: DE69008683T2
Application number: DE69008683T
Authority: DE
Inventors: Claude Saulgeot
Original assignee: Alcatel CIT SA
Current assignee: Alcatel CIT SA
Priority date: 1989-12-28
Filing date: 1990-12-27
Publication date: 1994-08-25
Anticipated expiration: 2010-12-28
Also published as: FR2656658A1; EP0435291B1; US5118251A; DE69008683D1; RU1776333C; JPH04209980A; FR2656658B1; ES2053071T3; EP0435291A1; ATE105378T1

Description

Um Vakua mit Drücken unter 1.10&supmin;² mbar und gleichzeitigem Auslaß gegen Atmosphärendruck zu erreichen, verwendet man derzeit ein Pumpaggregat, das eine in die Atmosphäre ausstoßende Primärpumpe und eine Sekundärpumpe umfaßt, die gegen den Ansaugdruck der Primärpumpe ausstößt; vergl. beispielsweise die Druckschrift DE-A-3 826 710.
Dies ist auch bei bestimmten industriellen Verfahren der Fall, bei denen der Druck des Behälters, in dem das Verfahren durchgeführt wird, zwar nicht derart niedrig sein kann, aber doch einige Millibar erreichen kann, wobei aber unter Beibehaltung dieses Drucks eine gewisse Menge des Prozeßgases entnommen werden muß. Nun besitzen aber die Primärpumpen bei diesem Druck eine sehr geringe Förderleistung, so daß man auch ein Pumpaggregat bestehend aus einer Sekundärpumpe und einer Primärpumpe verwendet. Jede dieser Pumpen besitzt ihren eigenen Antriebsmotor.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein gemeinsames Pumpaggregat mit einem einzigen Antriebsmotor zu schaffen, das in die Atmosphäre ausstoßen und auf der Saugseite sehr hohe Grenzvakua bis 10&supmin;¹&sup0; mbar erreichen kann.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine Pumpe, die das Erreichen eines Molekularvakuums ermöglicht, mit einem Stator und zwei in entgegengesetzten Richtungen umlaufende Rotoren mit parallelen Achsen, wobei der Stator einen Saugeinlaß und einen Ausstoßauslaß aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Pumpe axial in eine erste Zone an der Saugseite und eine zweite anschließende Zone gliedert, wobei die erste Zone eine Turbomolekularpumpe mit zwei Rotoren ist, während die zweite Zone zwei Drehkolben oder Schraubenkolben mit zwei parallelen Achsen enthält, wobei die eine der Achsen von einem Motor und die andere über Transmissionsmittel angetrieben wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist jede Achse in der Turbomolekularpumpenzone eine Folge von Schaufelscheiben auf, wobei der Abstand zwischen den beiden Achsen ungefähr der radialen Länge einer Schaufel plus dem Durchmesser der sie tragenden Nabe entspricht, wobei die Scheiben einer Achse axial zu den Scheiben der anderen Achse versetzt sind, wobei der Stator hinter jeder Rotorscheibe der beiden Rotoren eine Zwischenwand mit Statorschaufeln besitzt, derart, daß sich jede Zwischenwand, die auf eine von einer Achse getragenen Scheibe folgt, in der gleichen Ebene wie eine von der anderen Achse getragene Rotorscheibe befindet, wobei die Zwischenwand über einen Sektor unterbrochen ist, der dem Rotorraum entspricht, der den beiden Statoren zwischen den beiden Achsen gemeinsam ist.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Figur 1 zeigt schematisch eine Molekularvakuumpumpe gemäß der Erfindung;
Figur 2 zeigt ein Schema, das den Verlauf des Fluids von einer Stufe zur anderen in der Hochdruckzone der Pumpe veranschaulicht;
Figur 3 ist eine Variante der Figur 1, bei der ein andersartiger Hochdruckteil in der Pumpe verwendet wird;
Figur 4 zeigt die Pumpe der Figuren 1 oder 2 vom Ende des Niederdruckteils her gesehen;
Figur 5 zeigt eine Rotorscheibe mit Schaufeln und eine schaufelbesetzte Statorzwischenwand in ihrer gegenseitigen Stellung.
Bezugnehmend auf Figur 1 sieht man eine Molekularvakuumpumpe, die einen Stator 1 mit einem Saugeinlaß 2 und einem Ausstoßauslaß 3 enthält. Im Inneren des Stators befindet sich eine Rotorgruppe bestehend aus zwei Rotoren, die in entgegengesetzten Richtungen umlaufen und parallele Achsen 4 und 5 besitzen. Die Achse 4 wird durch einen Antriebsmotor 20 in Drehung versetzt, der einen Stator 6 und einen fest mit der Achse 4 verbundenen Rotor 7 aufweist. Die Achse 5 wird durch ein Getriebe, bestehend aus zwei Ritzeln 8 und 9, in entgegengesetzter Richtung in Drehung versetzt.
Die Pumpe ist in zwei Zonen unterteilt, nämlich eine erste Zone A an der Saugseite und eine zweite Zone B, die auf die Zone A folgt.
Die Zone A übernimmt die Funktion der Sekundärpumpe und ist eine Turbomolekularpumpe, während die Zone B die Funktion der Primärpumpe übernimmt und eine Roots-Pumpe ist. Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform ist die Zone B der Pumpe eine Schraubenpumpe, während die Zone A mit derjenigen der Figur 1 übereinstimmt.
In Figur 1 enthält die Zone B vom Roots-Pumpentyp drei Stufen 10, 11, 12, die durch Zwischenwände l3, 14 voneinander getrennt sind. Jede Roots-Stufe entspricht völlig dem Stand der Technik und enthält natürlich zwei Drehkolben 15 und 16.
Im Durchgang der Zwischenwände 13, 14, sowie im Durchgang der Zwischenwand 40, die die Zone A von der Zone B trennt, tragen die Achsen 4, 5 Labyrinthdichtungen 17 des dynamischen Dichtungstyps. Die in den Endwänden der Zone B eingebauten Lager tragen die Gruppe der beiden Rotoren.
Das Ansaugen in der ersten Stufe 10 nach dem Ausstoß der Turbomolekularpumpe erfolgt durch einen inneren Kanal 19, und der Ausstoß am Ausgang der dritten und letzten Stufe 12 erfolgt durch einen Kanal 21, der in die Ausstoßöffnung 3 mündet. Der Übergang von der ersten Stufe 10 zur zweiten Stufe 11 und von der zweiten Stufe 11 zur dritten Stufe 12 erfolgt durch innere Kanäle 22 bzw. 23.
Figur 2 zeigt schematisch das zwei Stufen 10 und 11 der Zone B.
Das Synchronisationsgetriebe bestehend aus den Ritzeln 8, 9 ist beispielsweise ein trockenlaufendes Zahnradpaar. Im gegenteiligen Fall wird die Getriebekammer 24 vom Motor 20 und von der letzten Stufe 12 durch Dichtungen isoliert.
Gemäß Figur 3 besteht die Zone B aus einer Schraubenpumpe mit ebenfalls drei Stufen 10, 11, 12. Jede Stufe weist zwei Schraubenrotoren 25 und 26 auf, wobei der Einlaß und der Auslaß im vorliegenden Fall in Achsrichtung verlaufen.
Die Zone A ist dieselbe in den beiden Figuren 1 und 3.
In der Zone A ist die Pumpe ein Turbomolekulartyp mit Schaufeln und zwei Rotoren, wobei der erste Rotor auf der Achse 4 Schaufelscheiben 27 trägt und der zweite Rotor auf der Achse 5 Schaufelscheiben 28 trägt.
Wie die Figuren 1 und 3 zeigen, sind die Scheiben 27 und 28 axial gegeneinander versetzt, da es der die beiden Achsen 4 und 5 trennende Abstand nicht erlaubt, die Scheiben in derselben Ebene anzuordnen.
Der Abstand entspricht ungefähr der radialen Länge einer Schaufel einer Scheibe plus der Größe des Durchmessers der Nabe, auf der sich die Schaufeln befinden.
Hinter jeder Scheibe 27 oder 28 ist der Stator 1 mit einer Statorzwischenwand versehen, nämlich der Zwischenwand 29 auf Seiten der Achse 4 und der Zwischenwand 30 auf Seiten der Achse 5, wobei die Zwischenwände Schaufeln tragen.
Jede Zwischenwand 29 ist in der gleichen Ebene wie eine Rotorscheibe 28 angeordnet, während jede Zwischenwand 30 in der gleichen Ebene wie eine Rotorscheibe 27 angeordnet ist. Die Zwischenwände 29 und 30 bilden keine vollständigen Scheiben, sondern sind um die Größe eines Sektors unterbrochen, der dem Rotorraum entspricht, der zwei Statoren im Abschnitt zwischen den Achsen 4 und 5 gemeinsam ist, wie man in Figur 5 deutlich sieht. Die Enden der Schaufel der Zwischenwände 29 und 30 sind fest mit einem Ring 31 für die Zwischenwände 29 bis einem Ring 32 für die Zwischenwände 30 verbunden, der ihre Befestigung im Stator 1 ermöglicht.
Man erhält so eine Molekularpumpe, die in der Lage ist, sehr hohe Sekundärvakua zu erreichen und gegen Atmosphärendruck auszustoßen, wobei sie nur einen einzigen Antriebsmotor besitzt um eine große Saugleistung bei geringem Platzbedarf zu ermöglichen. Die Pumpleistung liegt in der Nähe derjenigen Pumpleistung, die von zwei identischen Pumpen geliefert würde, die aber in ihrer Gesamtheit natürlich ein wesentlich größeres Volumen hätten.

Claims

1. Pumpe, die das Erreichen eines Molekularvakuums ermöglicht, mit einem Stator (1) und zwei in entgegengesetzten Richtungen umlaufende Rotoren mit parallelen Achsen (4, 5), wobei der Stator einen Saugeinlaß (2) und einen Ausstoßauslaß (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Pumpe axial in eine erste Zone (A) an der Saugseite und eine anschließende zweite Zone (B) gliedert, wobei die erste Zone eine Turbomolekularpumpe mit zwei Schaufelrotoren ist, während die zweite Zone (B) zwei Drehkolben oder Schraubenkolben mit zwei parallelen Achsen enthält, wobei die eine (4) der Achsen von einem Motor (20) und die andere über Transmissionsmittel (8, 9) angetrieben wird.

2. Vakuum-Molekularpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Achse (4, 5) in der Zone (A) mit der Turbomolekularpumpe eine Folge von Schaufelscheiben (27, 28) aufweist, wobei der Abstand zwischen den beiden Achsen (4, 5) ungefähr der radialen Länge einer Schaufel plus dem Durchmesser der sie tragenden Nabe entspricht, wobei die Scheiben (28) einer Achse axial relativ zu den Scheiben (27) der anderen Achse versetzt sind, wobei der Stator hinter jeder Rotorscheibe der beiden Rotoren eine Wand (29, 30) mit Statorschaufeln besitzt, derart, daß sich jede Zwischenwand, die einer von einer Achse getragenen Scheibe folgt in der gleichen Ebene wie eine von der anderen Achse getragene Rotorscheibe befindet, wobei die Zwischenwand über einen Sektor unterbrochen ist, der dem Rotorraum (C) entspricht, der den beiden Statoren zwischen den beiden Achsen (4, 5) gemeinsam ist.