DE9304435U1

DE9304435U1 - Hochvakuumpumpe mit Einlaßflansch

Info

Publication number: DE9304435U1
Application number: DE9304435U
Authority: DE
Original assignee: Leybold AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1993-03-24
Filing date: 1993-03-24
Publication date: 1993-06-09
Anticipated expiration: 2003-03-25

Description

93.003 GM

LEYBOLD AKTIENGESELLSCHAFT

Hochvakuumpumpe mit Einlaßflansch

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochvakuumpumpe mit einem Gasförderkanal, mit einem Einlaßflansch und mit einer Dichtung für den Einlaßflansch.

Unter "Hochvakuum" wird ein Druck verstanden, der kleiner 10~³ mbar ist. Bekannte Hochvakuumpumpen, beispielsweise Turbomolekularpumpen, sind in der Lage, Drücke bis zu &Igr;&Ogr;-¹² mbar zu erzeugen. Die Dichtheit der Verbindung des Einlaßflansches der Hochvakuumpumpe mit dem Flansch des zu evakuierenden Rezipienten muß deshalb hohen Anforderungen genügen.

Aus dem Buch "Therorie und Praxis der Vakuumtechnik" von Wutz, Adam, Walcher, 2. Auflage, Seite 478 sind Doppeldichtungen mit einem Zwischenraum bzw. Zwischenkanal bekannt. Der Zwischenkanal wird evakuiert. Das im Zwischenkanal erzeugte Vakuum wird als Stützvakuum bezeichnet.

Aus der DE-A-28 17 665 ist eine als Doppeldichtung ausgebildete Flanschdichtung bekannt. Sie hat einen im Schnitt rechteckförmigen Querschnitt. Zur Bildung der beiden Dichtstellen sind Dichtungskörper vorhanden, die aus einem metallischen Draht - vakuumseitige Dichtstelle - bzw. aus einem elastomeren Werkstoff druckseitige Dichtstelle - bestehen. Die Lage der Dichtungskörper wird durch Federstifte gesichert, für die in beiden Flanschen

Sackbohrungen vorgesehen sind. Die Herstellung einer derartigen Dichtung ist aufwendig. Nachteilig ist insbesondere, daß sie mehrere Bearbeitungsschritte (Anbringung der Sackbohrungen, Einsetzen der Federstifte usw.) an den miteinander zu verbindenden Flanschen erfordert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochvakuumpumpe der eingangs erwähnten Art mit einer Einlaß-Flanschdichtung auszurüsten, die ohne besonderen technischen Aufwand den hohen Dichtheitsanforderungen genügt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Dichtung des Einlaßflansches als Doppeldichtung mit einem Zwischenraum ausgebildet ist und daß der Zwischenraum über eine Verbindungsleitung an eine Stelle des Gasförderkanals angeschlossen ist, welche in Förderrichtung der von der Hochvakuumpumpe geförderten Gase - bezogen auf den Einlaßflansch - stromabwärts liegt. Im Extremfall kann das die Vorvakuumseite der Hochvakuumpumpe sein. Eine Dichtung dieser Art ist einfach. Eine separate Vakuumpumpe zur Erzeugung des Stützvakuums ist nicht erforderlich. Der Wert des Stützvakuums ist durch die Stelle bestimmt, an der die Verbindungsleitung in den Gasförderkanal mündet. Unabhängig vom Einlaßdruck bleibt das Verhältnis von Einlaßdruck zum Druckwert des Zwischenvakuums stets in etwa gleich. Im übrigen besteht die Einlaßdichtung nur aus wenig Teilen. Eine komplizierte Bearbeitung der miteinander zu verbindenden Flanschflächen ist nicht erforderlich.

Die Ausbildung der Einlaßdichtung als Doppeldichtung genügt selbst bei Ansaugdrücken im UHV-Bereich (kleiner &Igr;&Ogr;-⁷ mbar) höchsten Dichtheitsansprüchen. Der Aufwand für die Erzeugung des Zwischenvakuums (Stützvakuum) ist klein, da dieses von der Pumpe selbst erzeugt wird. Es ist also lediglich eine Verbindungsleitung erforderlich, die das Zwischenvakuum mit dem Gasförderkanal verbindet, und zwar mit einer Stelle, wo der Druck herrscht, der im Zwischenraum der Doppeldichtung gewünscht ist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Figuren 1 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigen

- Figuren 1 und 2 jeweils einen Schnitt durch eine zwischen zwei Flanschen angeordnete Dichtung nach der Erfindung und

Figur 3 eine mit der Dichtung ausgerüstete Turbomolekularvakuumpumpe .

Bei den Ausführungsbeispielen sind die beiden miteinander zu verbindenden Flansche mit 1 und 2 bezeichnet. Sie werden von mehreren Klammern 3 (nur eine ist dargestellt) zusammengehalten. Jede andere Flanschverbindungsart kann ebenfalls Verwendung finden.

Die zwischen den Flanschen 1 und 2 befindlichen Dichtungen umfassen den Metallring 4, der einen im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt hat. Die den Flanschen 1 und 2 zugewandten Stirnseiten des Metallringes 4 sind jeweils mit einer äußeren Ringnut 5, 6 ausgerüstet, in denen sich die Elastomerdichtringe 7, 8 befinden. Die Elastomerdichtringe 7, 8 bilden zusammen mit den Oberflächen der Flansche 1 und 2 eine äußere bzw. druckseitige Elastomerdichtung.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist die innere bzw. vakuumseitige Dichtung eine Metalldichtung. Sie wird von den beiden stirnseitigen Oberflächen der beiden Flansche 1, 2 und vom Metallring 4 selbst gebildet. Vorzugsweise besteht dieser aus Aluminium, so daß die Möglichkeit besteht, die erfindungsgemäße Dichtung bei Flanschen 1, 2 einzusetzen, die ebenfalls aus Aluminium besteht. Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 werden auch die inneren, hochvakuumseitigen Dichtstellen von Elastomerdichtungen gebildet, welche die Elastomerdichtringe 9 und 10 umfassen. Sie haben zweckmäßig eine wesentlich kleinere Querschnittsfläche (kleiner/gleich 25 % der Ausschnittsfläche der äußeren Dirchtringe 17, 18.

Zweckmäßig ist es, wenn die Innenseite des Metallringes 4 mit mindestens einem, vorzugsweise zwei Zentrierrändern 11, 12 ausgerüstet ist. Dadurch wird nicht nur die ordnungsgemäße Zentrierung der Dichtung erreicht; darüberhinaus verlängern die Zentrierränder 11, 12 die Dichtspalte und tragen damit zur verbesserten Dichtwirkung bei. Zusätzlich sind die Flansche selbst mit stufenförmigen Eindrehungen 13, 14 versehen. Diese haben im wesentlichen nur den Zweck, die Zentrierränder 11, 12 aufzunehmen, um unnötige Reduzierungen des Einlaßquerschnittes zu vermeiden.

Zwischen der äußeren und der inneren Dichtung sind die beiden Stirnseiten des Metallringes 4 jeweils mit einer weiteren Ringnut 15, 16 ausgerüstet. Die Ringnuten 15, 16 sind den Ringnuten 5, 6 vakuumseitig unmittelbar benachbart. Sie sind über mindestens eine Axialbohrung 17 miteinander verbunden (nur in den Figuren 2 und 3 dargestellt). Die Ringnuten 15, 16 bilden einen Zwischenraum, in dem ein Stützvakuum aufrecht erhalten werden kann. Zur Erzeugung des Stützvakuums muß der von den Ringnuten 15, 16 gebildete Raum mit einer Vakuumquelle verbunden werden. Dazu ist eine Radialbohrung 18 vorgesehen, die eine der Axialbohrungen 17 mit einem auf dem äußeren Umfang des Metalldichtringes 4 befindlichen Anschlußstutzen 19 verbindet. Dieser Anschlußstutzen 19 ist - wie Figur 3 anhand einer Turbomolekularpumpe 21 zeigt über die Verbindungsleitung 22 mit einer Stelle des Förderkanals 23 innerhalb der Vakuumpumpe 21 verbunden, die in Bezug auf ihren Einlaßflansch 2 stromabwärts liegt. Dadurch ist die Erzeugung und Aufrechterhaltung des Stützvakuums stets sichergestellt. Vielfach sind Turbomolekularpumpen mit Belüftungsstützen ausgerüstet. Diese Funktion hat auch der in Figur 3 dargestellte Stutzen 24. Er dient außerdem noch dem Anschluß der Verbindungsleitung 22 an den Gasförderkanal 23.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele für eine erfindungsgemäße Dichtanordnung erfüllen UHV-Bedingungen. Liegt beispielsweise der Innendruck bei 10-¹⁰ mbar, dann wird je nach Lage des Anschlusses der Verbindungsleitung 22 an den Gasförderkanal 23 in dem von den Ringnuten 15, 16 gebildeten Raum ein Zwischenvakuum von etwa 10~²

bis 10-* mbar erzeugt. Selbst die beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 vakuumseitig vorhandenen metallischen Dichtspalte reichen aus, um die gewünschte Dichtwirkung zu erreichen. Der noch durch die Dichtspalte dringende Gasstrom ist vernachlässigbar. Die äußere, druckseitige Elastomerdichtung reicht aus, um das Zwischenvakuum gegenüber der Atmoshäre abzudichten.

Claims

93.003 GM LEYBOLD AKTIENGESELLSCHAFT .^PATENTANSPRÜCHE

1. Hochvakuumpumpe (21) mit einem Gasförderkanal (23), mit einem Einlaßflansch (2) und mit einer Dichtung für den Einlaßflansch, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung als Doppeldichtung mit einem Zwischenraum ausgebildet ist und daß der Zwischenraum über eine Verbindungsleitung (22) an eine Stelle des Gasförderkanals (23) angeschlossen ist, welche in Förderrichtung der von der Vakuumpumpe (21) geförderten Gase in Bezug auf die Lage des Einlaßflansches (2) stromabwärts liegt.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden den Zwischenraum bildenden Dichtstellen Elastomerdichtungen sind.

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des inneren Elastomerdichtringes (9, 10) wesentlich kleiner ist als die Querschnittsfläche des äußeren Elastomerdichtringes (7, 8).

4. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vakuumseitige Dichtstelle als Metalldichtung und die druckseitige Dichtstelle als Elastomerdichtung ausgebildet ist.

5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung einen Metallring (4) mit einem im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt umfaßt, die jede

der Stirnseiten des Metalldxchtringes mit den zugeordneten Flanschflächen jeweils eine vakuumseitige und eine druckseitige Dichtstelle bildet und daß der Zwischenraum zwischen der vakuumseitigen Dichtstelle und der druckseitigen Dichtstelle von zwei stirnseitigen Ringnuten (15, 16) im Metallring gebildet wird, die einander gegenüberliegen und durch mindestens eine den Metallring (4) durchsetzende Bohrung (17) miteinander verbunden sind.

6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring (4) als Zentrierring ausgebildet ist.

7. Pumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des Metallringes (4) mit mindestens einem Zentrierrand (11, 12) ausgerüstet ist.

8. Pumpe nach Anspruchs 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Flansche (1, 2) mit einer stufenförmigen Eindrehung (13, 14) zur Aufnahme eines Zentrierrandes (11, 12) versehen ist.

9. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der den Metallring (4) durchsetzenden Bohrungen (17), die die die Zwischenräume bildenden Ringnuten (15, 16) miteinander verbindet, über eine Radialbohrung (18) mit der Druckseite verbunden ist.

10. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Radialbohrung (18) ein Anschlußstutzen (19) anschließt, der mit einer Vakuumquelle (23) verbunden ist.

11. Pumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (19) des Metallringes (4) mit dem Gasförderkanal der Hochvakuumpumpe in Verbindung steht.

12. Hochvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochvakuumpumpe (21) eine Turbomolekularvakuumpumpe ist, die mit einem

Belüftungsstutzen ausgerüstet ist, und daß der Zwischenraum der Doppeldichtung mit dem Belüftungsstutzen in Verbindung steht.

13. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldichtring (4) aus Aluminium besteht.

14. Für die Abdichtung der einander gegenüberliegenden Flächen von zwei Flanschen (1, 2) geeigneter Metallring (4), dadurch gekennzeichnet, daß er einen im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt hat, dessen Stirnseiten, die im eingebauten Zustand den Flanschflächen zugewandt sind, jeweils mit einer äußeren Ringnut (5, 6) zur Aufnahme eines Dichtringes (7, 8) sowie jeweils mit einer weiter innen liegenden Ringnut (15, 16) zur Bildung eines Zwischenraumes ausgerüstet sind, wobei die beiden der Bildung eines Zwischenraumes dienenden Ringnuten durch mindestens eine Bohrung (17) miteinander verbunden sind.