EP0856108B1 - Reibungsvakuumpumpe mit zwischeneinlass - Google Patents

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EP0856108B1
EP0856108B1 EP96928437A EP96928437A EP0856108B1 EP 0856108 B1 EP0856108 B1 EP 0856108B1 EP 96928437 A EP96928437 A EP 96928437A EP 96928437 A EP96928437 A EP 96928437A EP 0856108 B1 EP0856108 B1 EP 0856108B1
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EP
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rings
stator
ring
spacer
blade
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Thomas Böhm
Ralf Hirche
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Leybold GmbH
Original Assignee
Leybold Vakuum GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/02—Multi-stage pumps
    • F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps

Definitions

  • the invention relates to a friction vacuum pump with the features of the preamble of claim 1.
  • a friction pump of this type is from DE-A-31 24 205 known. To design the junction of the intermediate inlet in the delivery chamber of the friction vacuum pump indicated that it is advantageous to provide an annular channel.
  • the present invention is based on the object the confluence of the intermediate inlet in the delivery room the friction vacuum pump is useful in two ways to design.
  • the ones that form the stator should be Components formed in the area of the ring channel in this way be that they enter the production area Impede gases as little as possible.
  • one should simple manufacture of the in the area of the ring channel components can be guaranteed.
  • a stator of the invention Art differs little from one Stator for a friction vacuum pump without an intermediate inlet. It is only necessary to use a spacer ring located at the level of the ring channel with Through openings - holes, millings or the like - equip. There are no other differences regarding the manufacture of the stator still on its Assembly available, so that the effort for manufacturing a friction vacuum pump with intermediate inlet only is insignificantly higher than the manufacturing effort a friction vacuum pump without an intermediate inlet.
  • a spacer ring can have a variety of through openings be equipped. Particularly useful it is when the spacer ring has multiple sections with reduced height. The sum of these sections can cover a total of 20 to 80% of the scope of the spacer ring so that the conductance of the passage openings are chosen to be very high can without affecting the stability of the stator.
  • turbomolecular vacuum pump with stator disks and Spacer rings each of the spacer rings with one turn and to be equipped with recesses on the front.
  • This known turbomolecular pump is However, it is not a pump of those concerned Genus, d. H. a pump with intermediate inlet.
  • By the proposed design of the spacer rings is intended Backflow problem in a turbomolecular pump be solved between the stator pack and the inner wall of the pump housing takes place.
  • FIG. 1 In the embodiment of Figure 1 is the outer Housing designated 1. It’s with a central, equipped inwardly projecting bearing bush 2, in which is a shaft 3 by means of a spindle bearing 4th supported.
  • the drive motor is coupled to the shaft 3 5, the rotor 6 of a molecular pump stage and the rotor 7 of a turbomolecular pump stage.
  • the rotor 7 is equipped with the rotor blades 8, which together with the stator blades held in the housing 1 9 form the turbomolecular pump stage. through the flange 11, the respective pump to the evacuating recipient connected.
  • the molecular pump (or pump stage) includes the Bell-shaped rotor 6 spanning storage space 12, the one on the outside with thread-like grooves 13 is equipped, in which the operation of the pump Gas production from the high vacuum side to the fore vacuum side takes place.
  • the rotor 6 is axially approximately the same length Assigned to the stator. Between the stator 14 and the The rotor 6 is the gap 10. This must be as possible be small to ensure a good seal between the thread grooves to reach.
  • At the backing vacuum chamber 19 is the Forevacuum connector 20 connected.
  • the stator 21 of the turbomolecular pump stage includes Stator blades 9 and spacer rings 22 to 24.
  • the stator blades 9 are components in a manner known per se of blade rings or blade ring sections 25 with outer edges 26, which are in the assembled state of the stator between the spacer rings.
  • the one out spacer rings 22 arranged alternately one above the other and blade rings 25 built stator is by the centered outer housing 1.
  • the turbomolecular pump stage 8, 9 is with a Intermediate inlet 28 equipped, the different Purposes - e.g. the vacuum generation with one opposite the pressure in the connected to the flange 11, not vacuum chamber shown higher pressure level or Test gas inlet when using the pump in one Counterflow leak detector - can serve.
  • the amount of Spacers 23, 24 located between inlets 28 are modified compared to the other spacer rings 22.
  • One or both spacer rings 23 and 24 have one reduced outer diameter and form together with the housing 1 the circumferential ring channel 31, in which the Intermediate inlet 28 opens.
  • the spacer ring or rings 23 or 24 with reduced outer diameter also have Openings 32 through which the connection of the Pump chamber of the turbomolecular pump stage with the Intermediate inlet 28 is made.
  • This Breakthroughs can e.g. be multiple holes, like shown at the spacer ring 24.
  • Another possibility consists in milling out a spacer ring 23 in such a way that it has a reduced (axial) height in sections having. The production of high-perforations This makes it possible to conductance.
  • Figures 2 to 4 show an embodiment, at the spacer rings 22 to 24 equipped with centering means are. These consist of an outer circumferential Recess 34 on one side and from one axially directed edge 35 on the other side of the spacer rings. The dimensions are chosen so that the Edge 35 on the one hand the outer edge 26 of the adjacent Vane ring disk 25 includes and thereby centered. Furthermore, the outer edge 35 engages in the recess 34 of the adjacent spacer ring, whereby a Centering of the entire stator 21 is achieved.
  • the ring channel 31 formed as a circumferential groove in the housing 1, so that it is not necessary for the spacer ring or rings 23 or 24 to give a reduced outer diameter.
  • the openings in the spacer ring 24 are, for example again formed as holes.
  • the spacer ring 23 is shown again in FIGS. 3 and 4. He has the centering means (outer edge 35, recess 34) on.
  • the openings 32 are formed that several sections of the ring have a reduced height to have. In the illustrated embodiment there are four Sections of this evenly distributed over the circumference Art available, each covering over 10% of the scope extend.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reibungsvakuumpumpe (1) mit einem Einlass (11), mit einem Auslass (20), mit einem Rotor (6, 7) und einem Stator (14, 21), welche zwischen Einlass (11) und Auslass (20) angeordnet sind und Rotor-Statorschaufeln (7 bzw. 8) tragen; um einen Zwischeneinlass (28), der in einen die Stator- und Rotorschaufeln (7 bzw. 8) umgebenden Ringkanal (31) mündet, einfach und zweckmässig zu gestalten, wird vorgeschlagen, dass der Stator (21) aus Schaufelringen oder Schaufelringabschnitten (25) und Abstandsringen (22, 23, 24) besteht, dass die Schaufelringe oder Schaufelringabschnitte (25) äussere Ränder (26) aufweisen, die sich zwischen den Abstandsringen (22, 23, 24) befinden, und dass mindestens ein in Höhe des Ringkanals (31) befindlicher Abstandsring (23, 24) mit Durchbrechungen (32) ausgerüstet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Reibungsvakuumpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Eine Reibungspumpe dieser Art ist aus der DE-A-31 24 205 bekannt. Zur Gestaltung der Einmündung des Zwischeneinlasses in den Förderraum der Reibungsvakuum pumpe ist angegeben, daß es vorteilhaft ist, einen Ringkanal vorzusehen.
Die vorliegende Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einmündung des Zwischeneinlasses in den Förderraum der Reibungsvakuumpumpe in zweifacher Hinsicht zweckmäßig zu gestalten. Zum einen sollen die den Stator bildenden Bauteile im Bereich des Ringkanals derart ausgebildet sein, daß sie die in den Förderraum eintretenden Gase möglichst wenig behindern. Zum anderen soll eine einfache Herstellung der sich im Bereich des Ringkanals befindlichen Bauteile gewährleistet sein.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche gelöst. Ein Stator der erfindungsgemäßen Art unterscheidet sich nur wenig von einem Stator für eine Reibungsvakuumpumpe ohne Zwischeneinlaß. Es ist lediglich erforderlich, einen Abstandsring, der sich in Höhe des Ringkanals befindet, mit Durchtrittsöffnungen - Bohrungen, Fräsungen oder dergleichen - auszurüsten. Sonstige Unterschiede sind weder in Bezug auf die Herstellung des Stators noch auf seine Montage vorhanden, so daß der Aufwand für die Herstellung einer Reibungsvakuumpumpe mit Zwischeneinlaß nur unwesentlich höher ist als der Aufwand für die Herstellung einer Reibungsvakuumpumpe ohne Zwischeneinlaß.
Ein Abstandsring kann mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen ausgerüstet werden. Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Abstandsring mehrere Abschnitte mit reduzierter Höhe aufweist. Die Summe dieser Abschnitte kann sich über insgesamt 20 bis 80 % des Umfanges des Abstandsringes erstrecken, so daß der Leitwert der Durchtrittsöffnungen sehr hoch gewählt werden kann, ohne die Stabilität des Stators zu beeinträchtigen.
Aus der GB-A-22 06 648 ist es zwar an sich bekannt, bei einer Turbomolekularvakuumpumpe mit Statorscheiben und Distanzringen jeden der Distanzringe mit einer Eindrehung und mit stirnseitigen Ausnehmungen auszurüsten. Bei dieser vorbekannten Turbomolekularpumpe handelt es sich jedoch nicht um eine Pumpe der hier betroffenen Gattung, d. h. einer Pumpe mit Zwischeneinlass. Durch die vorgeschlagene Gestaltung der Distanzringe soll das Problem der Rückströmung in einer Turbomolekularpumpe gelöst werden, die zwischen dem Statorpaket und der Innenwand des Pumpengehäuses stattfindet.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigen
  • Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für eine Reibungsvakuumpumpe nach der Erfindung,
  • Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel,
  • Figur 3 ein Draufsicht auf einen Abstandsring des Stators des Ausführungsbeispieles nach Figur 2 und
  • Figur 4 einen Schnitt durch den Statorring nach Figur 3 entlang der Linie IV-IV.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist das äußere Gehäuse mit 1 bezeichnet. Es ist mit einer zentralen, nach innen hineinragenden Lagerbuchse 2 ausgerüstet, in der sich eine Welle 3 mittels einer Spindellagerung 4 abstützt. Mit der Welle 3 gekoppelt sind der Antriebsmotor 5, der Rotor 6 einer Molekularpumpenstufe sowie der Rotor 7 einer Turbomolekularpumpenstufe.
Der Rotor 7 ist mit den Rotorschaufeln 8 ausgerüstet, die gemeinsam mit den im Gehäuse 1 gehaltenen Statorschaufeln 9 die Turbomolekularpumpenstufe bilden. Mittels des Flansches 11 wird die jeweilige Pumpe an den zu evakuierenden Rezipienten angeschlossen.
Die Molekularpumpe (bzw. -pumpenstufe) umfaßt den den Lagerraum 12 übergreifenden, glockenförmigen Rotor 6, der auf seiner Außenseite mit gewindeähnlichen Nuten 13 ausgerüstet ist, in denen beim Betrieb der Pumpe die Gasförderung von der Hochvakuumseite zur Vorvakuumseite stattfindet. Dem Rotor 6 ist ein axial etwa gleich langer Stator zugeordnet. Zwischen dem Stator 14 und dem Rotor 6 befindet sich der Spalt 10. Dieser muß möglichst klein sein, um eine gute Abdichtung zwischen den Gewindenuten zu erreichen. An den Vorvakuumraum 19 ist der Vorvakuumstutzen 20 angeschlossen.
Zum Stator 21 der Turbomolekularpumpenstufe gehören die Statorschaufeln 9 und Distanzringe 22 bis 24. Die Statorschaufeln 9 sind in an sich bekannter Weise Bestandteile von Schaufelringen oder Schaufelringabschnitten 25 mit äußeren Rändern 26, die sich in montiertem Zustand des Stators zwischen den Distanzringen befinden. Der aus abwechselnd übereinander angeordneten Distanzringen 22 und Schaufelringen 25 aufgebaute Stator wird durch das äußere Gehäuse 1 zentriert.
Die Turbomolekularpumpenstufe 8, 9 ist mit einem Zwischeneinlaß 28 ausgerüstet, der unterschiedlichen Zwecken - z.B. der Vakuumerzeugung mit einem gegenüber dem Druck in der am Flansch 11 angeschlossenen, nicht dargestellten Vakuumkammer höheren Druckniveau oder dem Testgaseinlaß beim Einsatz der Pumpe in einem Gegenstromlecksucher - dienen kann. Die in Höhe des Zwischeneinlasses 28 befindlichen Distanzringe 23, 24 sind gegenüber den übrigen Distanzringen 22 modifiziert.
Einer oder beide Distanzringe 23 bzw. 24 weisen einen reduzierten Außendurchmesser auf und bilden gemeinam mit dem Gehäuse 1 den umlaufenden Ringkanal 31, in den der Zwischeneinlaß 28 mündet. Der oder die Distanzringe 23 bzw. 24 mit reduziertem Außendurchmesser weisen ferner Durchbrechungen 32 auf, über die die Verbindung des Förderraumes der Turbomolekularpumpenstufe mit dem Zwischeneinlaß 28 hergestellt wird. Diese Durchbrechungen können z.B. mehrere Bohrungen sein, wie beim Distanzring 24 dargestellt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen Distanzring 23 derart auszufräsen, daß er abschnittsweise eine reduzierte (axiale) Höhe aufweist. Die Herstellung von Durchbrechungen mit hohem Leitwert ist dadurch möglich.
Die Figuren 2 bis 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Distanzringe 22 bis 24 mit Zentriermitteln ausgerüstet sind. Diese bestehen aus einer äußeren umlaufenden Aussparung 34 auf der einen Seite und aus einem axial gerichteten Rand 35 auf der anderen Seite der Distanzringe. Die Abmessungen sind so gewählt, daß der Rand 35 zum einen den äußeren Rand 26 der anliegenden Schaufelringscheibe 25 umfaßt und dadurch zentriert. Weiterhin greift der äußere Rand 35 in die Aussparung 34 des benachbarten Distanzringes ein, wodurch eine Zentrierung des gesamten Stators 21 erreicht wird.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist der Ringkanal 31 als umlaufende Nut im Gehäuse 1 ausgebildet, so daß es nicht erforderlich ist, dem oder den Distanzringen 23 bzw. 24 einen reduzierten Außendurchmesser zu geben. Beim Distanzring 24 sind die Durchbrechungen beispielsweise wieder als Bohrungen ausgebildet. Der Distanzring 23 ist in den Figuren 3 uund 4 nochmals dargestellt. Er weist die Zentriermittel (äußerer Rand 35, Aussparung 34) auf. Die Durchbrechungen 32 werden dadurch gebildet, daß mehrere Abschnitte des Ringes eine reduzierte Höhe haben. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier gleichmäßig über den Umfang verteilte Abschnitte dieser Art vorhanden, die sich jeweils über 10 % des Umfanges erstrecken.

Claims (6)

  1. Reibungsvakuumpumpe mit einem Einlaß, mit einem Auslaß (20), mit einem Rotor (6, 7) und einem Stator (14, 21), welche zwischen Einlaß und Auslaß (20) angeordnet sind und Rotor-Statorschaufeln (7, 8) tragen, sowie mit einem Zwischeneinlaß (28), der in einen die Stator- und Rotorschaufeln (7, 8 ) umgebenden Ringkanal (31) mündet, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (21) aus Schaufelringen oder Schaufelringabschnitten (25) und Abstandsringen (22, 23, 24) besteht, daß die Schaufelringe oder Schaufelringabschnitte (25) äußere Ränder (26) aufweisen, die sich zwischen den Abstandsringen (22, 23, 24) befinden, daß mindestens ein in Höhe des Ringkanals (31) befindlicher Abstandsring (23, 24) mit Durchbrechungen (32) ausgerüstet ist und daß mindestens ein Abstandsring (23, 24) mit einem gegenüber den übrigen Distanzringen reduzierten Außendurchmesser über seine gesamte axiale Höhe zusammen mit dem Pumpengehäuse den Ringkanal (31) bilden.
  2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsringe (22, 23, 24) mit Zentriermitteln ausgerüstet sind, die aus einer äußeren, umlaufenden Aussparung (34) auf der einen Seite und aus einem axial gerichteten Rand (35) auf der anderen Seite der Distanzringe bestehen.
  3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (35) die Schaufelringe oder Schaufelringabschnitte (25) umfassen und zentrieren.
  4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (35) in die Aussparung (34) benachbarter Distanzringe eingreifen.
  5. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen (32) dadurch gebildet sind, daß ein Distanzring (23, 24) mehrere Abschnitte (36) mit reduzierter Höhe aufweist.
  6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (36) mit reduzierter Höhe gleichmäßig über den Umfang des Distanzringes (23, 24) verteilt sind und sich jeweils über 5 % bis 15 % des Umfanges erstrecken.
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