DE69101162T2 - Vakuumpumpe für ein reines Vakuum. - Google Patents

Description

• Die varliegende Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe für ein reines Molekularvakuum.
• Eine solche Pumpe ist aus der Druckschrift FR-A-2 246 756 bekannt.
• Die magnetisch gelagerten Vakuumpumpen sind besonders gut geeignet, um ein sehr reines Vakuum zu erhalten, d.h. ohne Öl- oder Staubverschmutzungen aufgrund von Reibungen, da kein materielles Element den Pumpenrotor trägt.
• Jedoch weisen die Elemente, die die magnetische Lagerung eines Rotors sowie seinen Antrieb in Drehbewegung bilden, Stapel von Blechen, Wicklungen, gesinterte Materialien und Marze auf, die den Nachteil haben, unter Vakuum zu entgasen. Eine solche Entgasung verhindert sehr niedrige Drücke und verschmutzt den unter Vakuum zu setzenden Raum.
• Es ist bekannt, daß eine dynamische Dichtung die Bereiche der Pumpe, die sich unter Vakuum befinden, von demjenigen trennt, der die Drehantriebs- und Lagerungsorgane enthält, jedoch ist ihre Wirksamkeit nur bei großer Geschwindigkeit gut und bei Geschwindigkeit Null gar nicht vorhanden.
• Die vorliegende Erfindung hat so eine Vakuumpumpe für ein reines Molekularvakuum zum Gegenstand, mit einem Stator und einem Rotor, wobei der Rotor von einem in die Pumpe integrierten und von magnetischen Lagern gehaltenen Antriebsmotor in Drehung versetzt wird und Rotor die Form einer Glocke hat, die auf einen inneren Vorsprung des Stators aufgesetzt ist, wobei die Statorelemente des Antriebsmotors und der Lager sich auf der Peripherie dieses innere Vorsprungs befinden und die drehenden Elemente des Motors und der Lager sich auf der inneren Peripherie des glockenförmigen Rotors befinden, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste dichte Hülle aus unmagnetischem Material den Vorsprung über die Statorelemente des Motors und der Lager hinweg bedeckt und daß eine zweite dichte Hülle aus unmagnetischem Material auch im Rotor die Rotorteile des Antriebsmotors und der Lager bedeckt.
• Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, die eine einzige Figur enthält.
• Diese Figur zeigt eine Turbomolekularpumpe mit Scheiben, die einen zweiteiligen Stator 1A und 1B und einen Rotor 2 in Form einer Glocke aufweist, der auf einen inneren Vorsprung 3 des Teils 1B des Stators aufgesetzt ist.
• Der Rotor trägt Rotorscheiben 4 und der Stator trägt Statorscheiben 5.
• Der Rotor 2 wird um seine Achse oz von einem elektrischen Hysterese-Motor in Drehung versetzt, der einen Rotor 6 und einen inneren Stator 7 aufweist, dessen Wicklung 8 auf dem Vorsprung 3 des Teils 1B des Pumpenstators aufgebracht ist.
• Der Stator besitzt einen Ansaugeinlaß 9 und einen Auslaß 10.
• Der Rotor 2 wird magnetisch im Stator 1A-1B mittels zweier Magnetlager gehalten, die einen passiven axialen Magnetanschlag und ein aktives radiales Magnetlager aufweisen.
• Der axiale Anschlag hält den Rotor axial gemäß der Achse oz und bewirkt ebenfalls seine Stabilität gegenüber den Drehungen θx und θy um die Achsen ox und oy, die senkrecht zueinander liegen und sich in einer Ebene senkrecht zur Achse oz befinden.
• Dieser axiale Anschlag besteht aus drei Paaren von Dauermagneten in Form von axial magnetisierten Ringen, wobei jedes Paar einen Rotorring und einen Statorring aufweist, die axial in zueinander entgegengesetzter Richtung magnetisiert sind, wie es die Pfeile zeigen. Das erste Paar besteht aus den Ringen 11A und 11B, das zweite aus den Ringen 12A und 12B und das dritte Paar aus den Ringen 13A und 13B. Wie die Figur zeigt, ist jedes Ringepaar außerdem in zu seinem benachbarten Paar (oder seinen beiden benachbarten Paaren, für das mittlere Paar) umgekehrter Richtung magnetisiert. Diese Anordnung ermöglicht es, die Wirksamkeit des Lagers zu erhöhen. Jedesmal, wenn zwei Ringpaare mit Seiten gleicher Polarität aneinanderkleben, entspricht die Wirksamkeit nämlich der von identischen aneinanderhaftenden Ringen, die aber in gleicher Richtung magnetisiert sind, oder aber einem einzigen Ring mit dreifacher Dicke. Da hier zweimal zwei Paare von Ringen mit Flächen gleicher Polarität aneinanderhaften, nämlich das erste Paar mit dem zweiten und das zweite mit dem dritten, hat man das Äquivalent von fünf Einheitspaaren, die in gleicher Richtung angeordnet sind. Man hat also für das gleiche Volumen eine größere Wirksamkeit.
• Damit dieser axiale Anschlag gegenüber den Drehungen θx um die Achse ox und θy die Achse oy stabilisierend wirkt, ist es sehr wichtig, wie es in der Figur 1 der Fall ist, das aus drei Paaren von Ringen bestehende Lager so anzuordnen, daß sein Schwerpunkt mit dem Schwerpunkt 0 des Rotors 2 zusammenfällt oder im wesentlichen zusammenfällt. Natürlich ist die Anzahl von magnetisierten Ringpaaren nicht auf drei begrenzt, und außerdem könnte es natürlich nur ein Paar geben.
• Das radiale magnetische Lager ist aktiv und steuert die radialen Querbewegungen gemäß den Achsen ox und oy. Es enthält einen Rotor 14 bestehend aus einem Stapel elektrisch voneinander isolierter und magnetisch isolierter Bleche und einen Stator 15, der innen auf den Vorsprung 3 des Pumpenstators aufgesetzt ist. Dieser Stator enthält acht Elektromagneten 16, die die elektromagnetischen Kräfte gemäß den Achsen ox und oy erzeugen sollen. Vier Positionssonden 17 messen die radiale Position des Rotors 2 gemäß diesen Achsen ox und oy.
• Die Elektromagneten 16 werden in üblicher Weise mittels zweier Regelkanäle ausgehend von Informationen geregelt, die von den Positionssonden 17 kommen.
• Es gibt einen Regelkanal für die gemäß der Achse ox wirkenden Elektromagneten und einen anderen für die gemäß der Achse oy wirkenden Elektromagneten.
• Die elektrischen Verbindungen werden von einem bei 28 dargestellten elektrischen Stecker hergestellt.
• Die Pumpe weist keine mechanischen Hilfsscheiben auf, um in jedem Fall von jeder Verschmutzungsmöglichkeit befreit zu sein und so ein perfekt reines Vakuum beizubehalten.
• Außerdem und gemäß der Erfindung bedeckt eine erste dichte Hülle 29 aus unmagnetischem Material den Vorsprung 3 des Teils 1B des Stators über die Statorelemente 7, 8 des Motors und die Statorelemente 11B, 11C, 11D und 15, 16 der magnetischen Lager hinweg.
• Eine zweite dichte Hülle 30 ebenfalls aus unmagnetischem Material bedeckt auch die Rotorteile 6 des Antriebsmotors und die Rotorteile 11A, 11B, 11C und 14 der magnetischen Lager.
• Diese Hüllen 29 und 30 sind dünn. Man kann zum Beispiel Hüllen aus Aluminium verwenden, die unter Vakuum z.B. mit Hilfe eines Epoxyharzes aufgeklebt sind.
• Man kann auch Hüllen aus Keramik verwenden, die unter Vakuum aufgeklebt sind.
• Man kann diese Hüllen auch herstellen, indem man eine Schicht unter Vakuum aufdampft, zum Beispiel aus Nickel.
• Man erhält so eine ausgezeichnete Isolierung der Teile, die eine Verschmutzung des unter Vakuum zu setzenden Raums hervorrufen könnten.
• Die Erfindung ist natürlich unabhängig von den Arten der verwendete magnetischen Lager und nicht nur im Fall der im besonderen beschriebenen Pumpe anwendbar, die ein radiales aktives Lager und einen axialen passiven Anschlag besitzt.

Claims (4)

1. Vakuumpumpe für ein reines Molekularvakuum, mit einem Stator (1A, 1B) und einem Rotor (2), wobei der Rotor von einem in die Pumpe integrierten und von magnetischen Lagern gehaltenen Antriebsmotor (6, 7, 8) in Drehung versetzt wird und Rotor die Form einer Glocke hat, die auf einen inneren Vorsprung (3) des Stators aufgesetzt ist, wobei die Statorelemente (7, 8) des Antriebsmotors und der Lager (11B, 12B, 13B, 15, 16) sich auf der Peripherie dieses innere Vorsprungs (3) befinden und die drehenden Elemente (11A, 12A, 13A, 14) des Motors und der Lager sich auf der inneren Peripherie des glockenförmigen Rotors (2) befinden, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste dichte Hülle (29) aus unmagnetischem Material den Vorsprung (3) über die Statorelemente des Motors und der Lager hinweg bedeckt und daß eine zweite dichte Hülle (30) aus unmagnetischem Material auch im Rotor die Rotorteile des Antriebsmotors und der Lager bedeckt.

2. Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllen aus Aluminium sind und unter Vakuum geklebt sind.

3. Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllen aus einer Schicht aus Nickel bestehen, die durch Verdampfung unter Vakuum aufgebracht ist.

4. Vakuumpumpe nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllen aus Keramik sind und unter Vakuum geklebt sind.