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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Turbomolekularpumpe
zum Evakuieren von Gas, mittels eines Rotors, welcher Schaufeln und/oder
spiralförmige
Nuten bzw. Nuten hat, der sich bei einer hohen Geschwindigkeit bzw.
Drehzahl dreht.
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Beschreibung der verwandten
Technik
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6 zeigt
eine konventionelle Turbomolekularpumpe. Die Turbomolekularpumpe
umfasst folgendes: einen Rotor R, welcher eine Hauptwelle 10 und
einen rotierenden zylindrischen Abschnitt 12 hat, welcher
integral mit der Hauptwelle 10 rotiert, einen Stator S,
welcher einen stationären
zylindrischen Abschnitt 14 hat, welcher die Hauptwelle 10 umgibt
und ein zylindrisches Gehäuse 16,
welches den rotierenden zylindrischen Abschnitt 12 umgibt.
Eine Basis B ist an dem stationären
zylindrischen Abschnitt 14 fixiert. Zwischen einer Vorrichtung
(oder einer Kammer) die evakuiert werden soll und der Turbomolekularpumpe
sind ein Leitfähigkeits-Einstellventil 100 und
ein Absperrventil 110 vorgesehen.
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Nichts
desto weniger sind, da Antriebsmechanismen der jeweiligen Ventile
benachbart zu den jeweiligen Ventilen vorgesehen sind, in der konventionellen
Turbomolekularpumpe, die in 6 gezeigt ist,
die Gesamtstrukturen der Ventile extrem vergrößert, wobei sie die Größe der Gesamtstrukturen
der Turbomolekularpumpe, welche die Ventile einschließt, erhöhen.
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Ähnlich zu
der eben beschriebenen konventionellen Turbomolekularpumpe offenbart
EP-A-0 332 107 ein Ausführungsbeispiel
einer Turbomolekularpumpe, welche ein Gehäuse umfasst, dass einen Rotor
und einen Stator darinnen aufnimmt, mit einem Absperrventil, welches
mit einem Vakuumgefäß oder einer
Röhre verbunden
ist. Durch Benutzung des Absperrventils kann der regenerative Betrieb
der Pumpe ausgeführt
werden.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ist eine Turbomolekularpumpe, wie
sie in Anspruch 1 dargelegt ist, vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden in den abhängigen
Ansprüchen
offenbart.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Turbomolekularpumpe
vorzusehen, welche ein Ventil einschließt, welches von kompakter Größe ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Turbomolekularpumpe vorgesehen, welche folgendes
umfasst: Ein Gehäuse,
welches einen Rotor und einen Stator darinnen aufnimmt; einen Pumpabschnitt,
welcher den Rotor und den Stator umfasst; ein Ventilelement, welches
in der Lage ist, einen Einlaßanschluß des Gehäuses zu öffnen oder
zu schließen;
ein Trageglied, um das Ventilelement zu tragen, wobei sich das Trageglied
wenigstens durch einen von Rotor und Stator erstreckt; und einen
Betätigungsmechanismus,
um das Ventilelement zu betätigen,
wobei der Betätigungsmechanismus
an einer Seite gegenüber
dem Einlaßanschluß bezüglich des Rotors
vorgesehen ist.
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Da
gemäß der vorliegenden
Erfindung der Betätigungsmechanismus
des Ventils an einer gegenüberliegenden
Seite des Einlassanschlusses vorgesehen ist, kann der Einlaßanschluß der Turbomolekularpumpe
direkt mit der Durchführung
bzw. dem Kanal der Vorrichtung, welche evakuiert werden soll, verbunden
werden. Da darüber
hinaus der Ventilbetätigungsmechanismus
das Ventiltrageglied betätigen
kann, um das Ventilelement in einer Richtung der Achse des Rotors
zu tragen bzw. zu halten, werden die Struktur des Ventils und seines
Betätigungsmechanismus
einfach. Daher kann die Gesamtstruktur der Turbomolekularpumpe einschließlich des
Ventils kompakt sein.
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Die
Turbomolekularpumpe umfasst weiterhin einen Dichtteil, der zwischen
einem Teil des Tragegliedes und dem Rotor vorgesehen ist, um Gegen- bzw.
Rückströmung von
Gas zu verhindern. Diese Anordnung hindert Gas daran, durch das
Durchgangsloch von der Gasauslaß-Anschlußseite zur
Gaseinlaß-Anschlußseite zurückzufließen.
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Die
Turbomolekularpumpe umfasst weiterhin ein Lager, welches nahe dem
Einlaßanschluß vorgesehen
ist, um wenigstens einen Teil des Tragegliedes zu tragen. Diese
Anordnung erlaubt es, dass das Ventiltrageglied stabil getragen
wird, um dadurch Verschiebung des Ventilelements zu verhindern und erlaubt
es, dass das Ventilelement sich glatt öffnet oder schließt.
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Die
Turbomolekularpumpe umfasst weiterhin einen Gasspül- bzw.
Durchspülmechanismus
zum Liefern von Spülgas
um das Lager herum, und das Spülgas
trägt Partikel
stromabwärts,
welche vom Lager erzeugt werden können. Diese Anordnung verhindert
Kontamination der Vorrichtung, welche evakuiert werden soll durch
Teilchen, welche durch das Lager produziert werden können.
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Die
Turbomolekularpumpe umfasst weiterhin ein Zusatz- bzw. Hilfsventilelement,
welches in der Lage ist, eine Öffnung
zu öffnen
oder zu schließen, die
in dem Ventilelement ausgebildet ist. Diese Anordnung erlaubt es,
dass die Leitfähigkeit
in zwei Schritten eingestellt wird und die Präzision der Einstellung in der
Leitfähigkeit
in Regionen, wo die Leitfähigkeit
klein ist, kann verbessert werden.
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Die
obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung offensichtlich werden,
wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet
wird, welche ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung mittels eines Beispiels illustrieren.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Querschnittsansicht einer Turbomolekularpumpe gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine Querschnittsansicht einer Turbomolekularpumpe gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
eine Querschnittsansicht einer Turbomolekularpumpe gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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4 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht,
welche einen wichtigen Teil der Turbomolekularpumpe in 3 zeigt;
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5A, 5B, 5C sind
Querschnittsansichten, welche ein Ventil in einem weiteren Ausführungsbeispiel
zeigen; und
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6 ist
eine Querschnittsansicht einer konventionellen Turbomolekularpumpe.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Eine
Turbomolekularpumpe gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung, wird unten mit Bezug zu den Zeichnungen
beschrieben.
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1 ist
eine Querschnittsansicht einer Turbomolekularpumpe, gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt,
umfasst eine Turbomolekularpumpe einen Rotor R, welcher eine Hauptwelle 10 und
einen rotierenden zylindrischen Abschnitt 12 hat, welcher integral
bzw. gemeinsam mit der Hauptwelle 10 rotiert, einen Stator
S, welcher einen stationären
zylindrischen Abschnitt 14 hat, welcher die Hauptwelle 10 umgibt
und ein zylindrisches Gehäuse 16,
welches den rotierenden zylindrischen Abschnitt 12 umgibt. Eine
Basis B ist an dem stationären
zylindrischen Abschnitt 14 fixiert und eine Abdeckung 90 ist
vorgesehen, um die Basis B zu bedecken bzw. abzudecken. Die Basis
B und die Abdeckung 90 stellen einen Teil des Stators S
dar. Ein Ventilelement 20 ist vorgesehen, um einen Gaseinlaß-Anschluß 18 des
Gehäuses 16 zu öffnen oder
zu schließen.
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Ein
Antriebsmotor 22, um den Rotor R zu drehen, ist zwischen
der Hauptwelle 10 und dem stationären, zylindrischen Abschnitt 14 vorgesehen,
und obere und untere radiale Lager 24 und 26 sind überhalb
und unterhalb des Antriebsmotors 22 vorgesehen. Am unteren
Ende der Hauptwelle 10 ist ein axiales Lager 32 vorgesehen,
welches eine Target- bzw. Zielscheibe 28 umfasst, welche
am unteren Ende der Hauptwelle 10 vorgesehen ist und obere
und untere Spulen 30, die am Stator S vorgesehen sind.
Durch die obige Anordnung wird der Rotor R durch den Antriebsmotor 22 unter
aktiver Fünf-Achsen-Steuerung bei
einer hohen Drehzahl gedreht. Rotierende Schaufeln 34 sind
integral an der Außenumfangsoberfläche des
rotierenden zylindrischen Abschnitts 12 vorgesehen, um
dadurch einen Impeller bzw. ein Laufrad 36 zu bilden und
stationäre
Schaufeln 38, welche sich mit den rotierenden Schaufeln 34 abwechseln,
sind an der Innenumfangsoberfläche
des Gehäuses 16 vorgesehen.
Ein Schaufel-Pumpabschnitt 40, welcher Gas durch die Wechselwirkung der
rotierenden Schaufeln 34, welche sich bei einer hohen Drehzahl
drehen und der stationären
Schaufeln 38, welche stationär sind evakuiert, wird gebildet.
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Ein
Spiralnutenabschnitt 42, welcher sich längs der Außenumfangsoberfläche des
stationären zylindrischen
Abschnitts 14 abwärts
erstreckt, ist integral auf dem rotierenden zylindrischen Abschnitt 12 vorgesehen.
Der Spiralnutenabschnitt 42 hat spiralförmige Nuten 44 auf
der Außenumfangsoberfläche desselben.
Ein Abstandhalter bzw. ein Abstandselement 46, welcher
die Außenumfangsoberfläche des Spiralnutenabschnitts 42 umgibt,
ist auf dem Stator S vorgesehen. Ein Spiralnuten-Pumpabschnitt 48,
welcher Gas durch einen Luftwiderstands- bzw. Zugeffekt der Spiralnuten 44 des
Spiralnutenabschnitts 42, welcher bei einer hohen Drehzahl
rotiert, evakuiert, wird zwischen dem Schaufel-Pumpabschnitt 40 und einem
Gasauslaß-Anschluß 49 gebildet.
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Ein
Durchgangsloch 52, welches dazu dient, es zu gestatten,
dass eine Ventilstange 50 zum Tragen des Ventilelements 20 darin
eingeführt
wird, wird in der Hauptwelle 10, dem rotierenden zylindrischen Abschnitt 12,
der Basis B und der Abdeckung 90 gebildet. Ein Betätiger 54 zum
Betätigen
des Ventilelements 20, mittels der Ventilstange 50 in
einer axialen Richtung des Rotors R, ist an der Abdeckung 90 angebracht.
Das heißt,
der Betätiger 54 ist
an einer Seite gegenüber
dem Gaseinlaß-Anschluß 18 bezüglich des
Rotors R vorgesehen. Ein O-Ring 56 ist am oberen Ende des
Gehäuses 16 an
einer Position vorgesehen, welche mit dem Ventilelement 20 in
Kontakt steht, um den Gaseinlaß-Anschluß 18 auf
eine luftdichte Weise zu verschließen. Ein Dichtmechanismus ist
ebenso am Kopplungsanteil zwischen der Abdeckung 90 und
dem Betätiger 54 vorgesehen.
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Mit
der obigen Anordnung wird das Ventilelement 20 durch den
Betätiger 54 betätigt, um
den Gaseinlaß-Anschluß 18 zu öffnen oder
zu schließen
und die Leitfähigkeit
kann durch Bewegen des Ventilelements 20 bis zu gegebenen
Positionen eingestellt werden. Diese Turbomolekularpumpe kann direkt
an einer Durchführung
bzw. Leitung 58 oder Ähnlichem einer
Vorrichtung (oder Kammer), die evakuiert werden soll, angebracht
werden, ohne das Leitfähigkeits-Einstell-Ventil
und das Absperrventil wie in 6 gezeigt
vorzusehen. Weiterhin kann der Betätiger 54 das Ventilelement 20 in
einer Richtung der Achse des Rotors R bewegen, um den Gaseinlaß-Anschluß 18 zu öffnen oder
zu schließen,
wodurch er die Strukturen des Ventils und seines Antriebs-(Betätigungs-)Mechanismus
einfach macht. Als ein Ergebnis wird die Gesamtstruktur der Turbomolekularpumpe
kompakt und die Turbomolekularpumpe kann in einem schmalen Raum
installiert werden, welcher in einem Raum so wie zum Beispiel einem
Reinraum definiert ist.
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2 zeigt
die Turbomolekularpumpe gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Wie in 2 gezeigt,
wird ein Schrauben-Dichtanteil 60 zwischen der Ventilstange 50 und dem
Durchgangsloch 52 gebildet, welches die Ventilstange 50 umgibt
und in der Hauptwelle 10 gebildet ist. Der Schraubendichtanteil 60 dient
dazu, Gas, welches schon evakuiert worden ist, daran zu hindern,
vom Gasauslaß-Anschluß 49 zum
Gaseinlaß-Anschluß 18 durch
einen Spalt zwischen dem stationären
zylindrischen Abschnitt 14 und dem rotierenden zylindrischen
Abschnitt 12, einen Spalt zwischen dem stationären zylindrischen
Abschnitt 14 und der Hauptwelle 10, und das Durchgangsloch 52 zurückzufließen. Daher
werden an der Außenumfangsoberfläche der
Ventilstange 50 Schrauben 62 gebildet, sodass
im illustrativen Beispiel der Zug- bzw. Luftwiderstandseffekt in
Abwärtsrichtung
durch die Drehung des Rotors R erzeugt wird.
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3 zeigt
die Turbomolekularpumpe gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das Ausführungsbeispiel von 3 ist
dahingehend unterschiedlich von demjenigen von 2,
dass ein Kontakt-Typ-Lager 64 an der Seite des Einlaß-Anschlusses
vorgesehen ist, um die Ventilstange 50 zu tragen. Das Lager 64 wird
durch ein Trageglied 68 getragen, welches an den vorderseitigen
Enden einer Vielzahl von Armen 66 vorgesehen ist, welche
sich vom Gehäuse 16 radial
einwärts
erstrecken. Wie in einer vergrößerten Ansicht
von 4 gezeigt, ist das Trageglied 68 von
der Ventilstange 50 beabstandet, um einen schmalen Spalt
zu bilden und bildet darin einen abgedichteten Raum 70, welcher
das Lager 64 von der Seite des Einlaß-Anschlusses umgibt. Weiterhin
wird ein Spülgas-Durchlaß 92 gebildet,
um Spülgas
zu dem Raum 70 durch den Arm 66 zu liefern. In
diesem Ausführungsbeispiel wird
die Ventilstange 50 stabil getragen und daher wird das
Ventilelement 20 nicht verschoben und Öffnen und Schließen des
Ventilelements 20 können glatt
durchgeführt
werden. Darüber
hinaus trägt
das Spülgas
Partikel stromabwärts,
welche vom Lager 64 produziert werden können, um dadurch Kontamination
der Vorrichtung, welche evakuiert werden soll, zu vermeiden.
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5A, 5B, 5C zeigen
die Struktur bzw. den Aufbau des Ventils gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
In diesem Ausführungsbeispiel hat
das Ventil eine Doppelventil-Element-Struktur, welche ein Hilfs-
bzw. Zusatzventilelement 72 umfasst, welches am vorderen
Ende der Ventilstange 50 angebracht ist und ein Hauptventilelement 76,
welches zwischen dem Zusatzventilelement 72 und einem Stopper 74 vorgesehen
ist, der auf dem Ventil 50 vorgesehen ist. Die Ventilstange 50 wird
in eine Öffnung 78 eingeführt, welche
einen Durchmesser hat, der etwas größer ist als derjenige der Ventilstange 50 und
welche im Hauptventilelement 76 gebildet ist. Das Hauptventilelement 76 wird
durch die Ventilstange 50 auf solch eine Weise getragen,
dass das Hauptventilelement 76 bezüglich der Ventilstange 50 gleitbar
ist. Ein ringförmiger
Vorsprung bzw. Ausleger 80 ist an der oberen Oberfläche des
Hauptventilelements 76 gebildet und eine Feder 84 ist
zwischen einer Aussparung 82, welche im Hauptventilelement 76 gebildet
ist und dem Zusatzventilelement 72 vorgesehen, um das Hauptventilelement 76 gegen
den Stopper 74 zu drücken.
Ein Dichtring 86 ist an der oberen Oberfläche des
Vorsprungs 80 vorgesehen, um ein zweites Tor bzw. eine
zweite Absperrung mit dem Zusatzventilelement 72 zu bilden.
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Wenn
mit der obigen Anordnung die Ventilstange 50 von einem
Zustand in welchem das Hauptventilelement 76 wie in 5A gezeigt
offen ist, gesenkt wird, wird das Hauptventilelement 76 in
einen geschlossenen Zustand gebracht, in welchem der Gaseinlaß-Anschluß 18 durch
das Hauptventilelement 76, wie in 5B gezeigt,
geschlossen wird. Da zu diesem Zeitpunkt das Hauptventilelement 76 vom
Stopper 74 weg bewegt wird, wird erlaubt, dass Gas durch
einen Spalt zwischen der Öffnung 78 und der
Ventilstange 50 fließt
und daher wird ein komplett geschlossener Zustand des Ventils nicht
erreicht. Wenn die Ventilstange 50 weiter gesenkt wird,
kontaktiert das Zusatzventilelement 72 die obere Oberfläche des
Vorsprungs 80, um dadurch den zweiten Verschluss 88 zu
schließen
und das Ventil komplett abzudichten, wie in 5C gezeigt.
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Da
in diesem Ausführungsbeispiel
das Ventil eine Doppelventil-Element-Struktur
hat, kann die Leitfähigkeit
in zwei Schritten eingestellt werden und daher wird die Präzision der
Einstellung in der Leitfähigkeit
besonders in Regionen verbessert, wo die Leitfähigkeit klein ist. Als ein
Ergebnis wird Drucksteuerung in Regionen von hohem Druck ermöglicht bzw.
erleichtert.
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Wie
aus der obigen Beschreibung offensichtlich ist, kann gemäß der vorliegenden
Erfindung der Gaseinlaß-Anschluß der Turbomolekularpumpe
direkt mit der Durchführung
bzw. Leitung der Vorrichtung, die evakuiert werden soll, verbunden
werden, da der Betätigungsmechanismus
des Ventils an einer gegenüberliegenden
Seite des Einlassanschlusses vorgesehen ist. Da weiterhin der Ventilbetätigungsmechanismus
das Ventiltrageglied zum Tragen des Ventilelements in einer Richtung
der Achse des Rotors betätigen
kann, werden die Strukturen des Ventils und seines Betätigungsmechanismus
einfach. Daher kann die Gesamtstruktur der Turbomolekularpumpe,
welche das Ventil einschließt,
kompakt sein.
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Obwohl
bestimmte, bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung gezeigt und im Detail beschrieben worden
sind, sollte es sich verstehen, dass verschiedene Änderungen
und Modifikationen darin gemacht werden könne, ohne vom Umfang der angehängten Ansprüche abzuweichen.