DE69101455T2

DE69101455T2 - Stator für eine Turbomolekularpumpe.

Info

Publication number: DE69101455T2
Application number: DE69101455T
Authority: DE
Inventors: Fausto Casaro; Dario Inserra; Giampaolo Levi; Paolo Pellizzari
Original assignee: Varian SpA
Current assignee: Varian SpA
Priority date: 1990-02-16
Filing date: 1991-01-29
Publication date: 1994-07-14
Anticipated expiration: 2011-01-30
Also published as: JPH04219495A; IT9067113A1; ATE103374T1; US5158426A; ES2050498T3; EP0442556B1; IT9067113A0; JPH0826876B2; DE69101455D1; EP0442556A1; IT1241177B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stator für eine Turbomolekularpumpe nach dein Oberbegriff des Patentanspruches 1 und wie aus der US A 832 546 bekannt ist.
In einer Turbomolekularpumpe greifen die Rotorschaufeln in Statorscheiben ein, die an den an der innenwand des Pumpengehäuses angeordneten Distanzhalteringen befestigt sind. Obgleich die innenwand des Pumpengehäuses und der äussere Rand der Statorscheiben und der Distanzhalteringe präzise bearbeitet werden können, ist es praktisch unmöglich, Zwischenräume zwischen der Außenfläche des Statorsatzes und der Innenwand des Pumpengehäuses zu vermeiden. Aufgrund des großen Druckgefälles, das zwischen der Ansaugseite und der Ausströmseite einer Turbomolekularpumpe besteht, kann sich infolge solcher Zwischenraume ein rückströmender Gasfluß von der Ausströmseite (Vorvakuum-Seite) in Richtung Ansaugseite (Hochvakuum-Seite) bilden, das heißt, eine Strömung gegen die Pumprichtung, die, obwohl sie nur geringe Gasmengen umfaßt, zu einer erheblichen Verschlechterung der Pumpenleistung führt. Um diese Unzulänglichkeiten zu beheben, wurden verschiedene Verbesserungsvorschläge vorgebracht.
Zum Beispiel sind in der US Patentschrift Nr. 4 832 564 in den Distanzhalteringen radiale Schlitze vorgesehen, um zwischen der Außenseite des Statorsatzes und dessen Innenseite, wo gepumpt wird, eine Verbindung herzustellen. Da das Gasleitungsvermögen dieser Schlitze größer ist als jenes der zwischen dem Statorsatz und dem Pumpengehäuse bestehenden Zwischenräumen, ergibt sich für die rückströmenden Gase eine hohe Wahrscheinlichkeit, durch den Innenraum der Statoren zu strömen und infolgedessen abgepumpt zu werden.
In der Deutschen Patentanmeldung Nr. 2 214 702 wird das in Richtung Ansaugseite rückströmende Gas hingegen durch einen zwischen dem Pumpengehäuse und dem Statorsatz eingepaßten Dichtungsrihg zurückgehalten.
Diese Lösungen weisen dennoch Nachteile auf, im ersten Fall, weil eine spezielle Bearbeitung der Distanzhalteringe erforderlich ist und im zweiten Fall aufgrund möglicher Undichtigkeiten des zwischen dem Pumpengehäuse und dem Statorsatz eingesetzten Dichtungsringes.
Des weiteren haben die bekannten Statorscheiben für Turbomolekularpumpen eine im wesentlichen flache Form, was nicht nur den Einbau zwischen den Distanzhalterihgen erschwert, sondern auch den Einbau der einzelnen Statorscheiben in die gewünschte Zwischenstellung zwischen zweibenachbarten Schaufeln des Rotors schwierig gestaltet. Schlußendlich können sich auch aufgrund der zweiteiligen Konstruktion der einzelnen Statorscheiben entlang der diametralen Trennlinie Verschiebungen ergeben.
Das Ziel dieser Erfindung liegt darin, die vorerwähnten Nachteile von bekannten Statoren für Turbomolekularpumpen zu eliminieren oder sie zumindest zu verringern, indem Statoren zur Verfügung gestellt werden, die mit einfachen und zuverlässigen Mitteln das Ruckströmen von Gasen von der Ausströmseite zur Saugseite verhindern oder minimieren.
Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, einen Statorsatz zur Verfügung zu stellen, der einen einfachen Einbau der einzelnen Statorscheiben zwischen den Distanzhalteringen ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, Statorscheiben zur Verfügung zu stellen, die so ausgeführt sind, daß sie in der optimalen Zwischenstellung zwischen zweibenachbarten Rotorschaufeln angeordnet werden können.
Diese und weitere Ziele und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor und werden erzielt durch einen Statorsatz für Turbomolekularpumpen, umfassend eine Vielzahl von Statorscheiben mit Schaufeln, die jeweils einen runden äußeren Rand aufweisen und aus zwei Teilen gebildet und mittels Distanzhalteringen befestigt sind, die in diese Statorscheiben eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Ränder der Statorscheiben mit einer Reihe von radialen Vorsprüngen für die Befestigung zwischen den Distanzhalteringen versehen sind.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die einzelnen Statorscheiben die Form eines konischen Kegelstumpfes auf.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist jeder der beiden eine Statorscheibe bildenden Teile durch Dorne miteinander verbunden und von diesen fluchtend gehalden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun anhand eines Beispieles unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben,ohne die Erfindung dadurch einzuschränken. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Statorscheibe, beider die beiden Hälften getrennt gezeigt sind;
Fig. 2 eine Drauf sicht auf die Statorscheibe in Fig. 1, beider die beiden Hälften miteinander verbunden sind;
Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III in Fig. 2;
Fig. 4 einen Teilquerschnitt durch einen in einer Turbomolekularpumpe eingebauten Statorsatz; und
Fig. 5 ein vergrößertes Detail aus Fig. 4.
Bezugnehmend auf Fig. 1, 2 und 3 wird eine Statorscheibe fur eine Turbomolekularpumpe gezeigt, die aus zwei getrennten, halbkreisförmigen Teilen 1 und 2 besteht, die so ausgeführt sind, daß sie zum Zusammenbau des Statorsatzes, wie in Fig. 2 gezeigt, verbunden werden. Jeder Teil umfaßt - in bekannter Weise - eine Vielzahl von Schaufeln 4, 4a, die an ihren Außen- bzw. Innenseiten in halbkreisförmigen Rändern 6, 8 und 6a, 8a enden.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist jeder äußere Rand 6, 6a mit Vorsprüngen 10, 10a versehen, die sich entlang des gesamten Umfanges der Statorscheiben radial so nach außen erstrecken, daß sie die Befestigungsglieder für die jeweiligen Statorscheiben bilden, wie dies noch näher erläutert wird.
Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, weist die erfindungsgemäße Statorscheibe die Form eines konischen Kegelstumpfes auf, die von der schrägen oder geneigten Anordnung der Schaufeln 4, 4a in Bezug auf die äußeren Ränder 6, 6a bestimmt wird und die Vorsprüflge 10, 10a befinden sich auf einer einzigen Ebene, die senkrecht zur Statorachse verläuft. Die Ebene der inneren Ränder 8, 8a verläuft parallel zu der der äußeren Ränder 6, 6a. Jeder der Teile 1, 2 weist an seinem Rand Dorne 12, 12a auf, die so ausgebildet sind, daß sie die beiden Teile 1 und 2 an ihren Innenseiten verbinden und sie entlang der diametralen Trennlinie koplanar halten.
Fig. 4 zeigt schematisch einen Teil des erfindungsgemäßen, in eine Turbomolekularpumpe eingebauten Statorsatzes.
Referenzziffer 13 bezeichnet das zylindrische Gehäuse der Turbomolekularpumpe mit eigebautem Rotor, der in bekannter Weise eine selbsttragende Welle 15 mit einer Reihe von Rotorschaufeln 16 umfaßt. Zwischen jedem Paar von benachbarten Rotorschaufeln ist eine der erfindungsgemäßen Statorscheiben eingesetzt. Jede Statorscheibe ist zwischen zwei Distanzhalteringen 18 mittels der radialen Vorsprünge 10, 10a befestigt. Die Konstruktion der Statorscheiben in Form eines konischen Kegelstumpfes erleichtert den Zusammenbau des Statorsatzes erheblich und ermöglicht eine Minimierung der Spalte zwischen den Schaufeln.
Fig. 5 zeigt ein vergroßertes Detail aus Fig. 4, aus dem zu ersehen ist, wie es dank des erfindungsgemäßen Stators möglich ist, eventuell von der Ausströmseite rückströmende Gase aus dem Pumpeninneren abzupumpen. Referenzziffer 20 bezeichnet den Spalt (übergroß dargestellt), der zwischen dem Statorsatz und der Wand des Pumpengehäuses 13 bestehen kann. Das Pumpe erfolgt in Richtung des Pfeiles A, das heißt von der Hochvakuum-Seite (oben) zur Ausström- oder Vorvakuum-Seite (unten) . Es kann sich jedoch ein Gasrückstrom von der Ausströmseite in Richtung des Pfeiles B, das heißt zur Ansaugseite hin, ergeben, wobei dieser Gasrückstrom den von der Pumpe erzielten Grad des Hochvakuums verschlechtert. Dank der erfindungsgemäßen Konstruktion der Statorscheiben können die rückströmenden Gase dennoch durch die zwischen den jeweiligen Vorsprüngen 10, 10a vorgesehenen Spalte strömen, wie durch Pfeil C in Fig. 5 veranschaulicht, und somit in das Pumpeninnere gelangen, von wo sie wieder Richtung des Pfeiles A abgepumpt werden.
Somit werden mit dem erfindungsgemäßen Stator allein aufgrund der verbesserten Konstruktion der Statorscheiben Vorteile sowohl hinsichtlich der Pumpenleistung wie auch ihres Einbaues erzielt.
Es wurde eine bevorzugte Ausführung der Erfindung beschrieben, verschiedene Änderungen und Modifikationenen können jedoch selbstverständlich vorgenommen werden, ohne über den Umfang der in den Ansprüchen definierten Erfindung hinauszugehen.

Claims

1. Statorsatz für eine Turbomolekularpumpe, umfassend eine Vielzahl von Statorscheiben mit Schaufeln (4, 4a), die jeweils einen runden äußeren Rand (6, 6a) aufweisen und aus zwei Teilen (1, 2) gebildet und mittels Distanzhalteringen (18) befestigt sind, die in diese Statorscheiben eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Ränder (6, 61) der statorscheiben mit einer Reihe von radialen Vorsprüngen (10, 10a) für die Befestigung zwischen den Distanzhalteringen (18) versehen sind.

2. Statorsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorscheiben an den Distanzhalteringen (18) nur durcn aie Anordnung der radialen Vorsprünge (10, 10a) zwischen den Distanzhalteringen befestigt sind.

3. Statorsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Statorscheiben die Form eines konisches Kegelstumpfes aufweisen.

4. Statorsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden eine Statorscheibe bildenden Teile (1, 2) beizusammengesetzten Statorsatz durch Dorne (12, 12a) miteinander verbunden sind, die an den Verbindungskanten (8, 81) der Teile (1, 2) angeordnet sind.