EP1119709B1

EP1119709B1 - Friction vacuum pump with a stator and a rotor

Info

Publication number: EP1119709B1
Application number: EP99940068A
Authority: EP
Inventors: Heinrich Engländer; Alexander Bosma; Hans-Rudolf Fischer
Original assignee: Leybold Vakuum GmbH
Current assignee: Leybold GmbH
Priority date: 1998-10-07
Filing date: 1999-07-28
Publication date: 2003-05-07
Anticipated expiration: 2019-07-28
Also published as: US6619911B1; WO2000020762A1; JP2002526720A; EP1119709A1; DE19846188A1; DE59905492D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Reibungsvakuumpumpe mit einem Stator, der ein aus mehreren Statorschaufelreihen bestehendes Statorschaufelpaket umfasst, sowie mit einem Rotor, der ein aus mehreren Rotorschaufelreihen bestehendes Rotorschaufelpaket umfasst, wobei die Statorschaufelreihen und die Rotorschaufelreihen in betriebsfertig montiertem Zustand ineinandergreifen.The invention relates to a friction vacuum pump with a stator that is one of several rows of stator blades existing stator blade package includes, as well with a rotor that is one of several rows of rotor blades existing rotor blade package includes, the Stator blade rows and the rotor blade rows ready for operation intermeshed state.

Bei bekannten Reibungsvakuumpumpen dieser Art (Turbomolekularvakuumpumpen) bilden Stator und Rotor einen im Querschnitt ringförmigen Förderraum, in den die Stator- und Rotorschaufelreihen ineinandergreifend hineinragen. Die Anstellwinkel der Statorschaufeln sind den Anstellwinkeln der Rotorschaufeln in Bezug auf ihre Schaufelreihenebene entgegengesetzt gerichtet. Aus der US-A-4 732 529 ist eine solche Reibungsvakuumpumpe bekannt.In known friction vacuum pumps of this type (Turbomolecular vacuum pumps) form the stator and rotor a cross-sectionally annular delivery space in the the rows of stator and rotor blades interlocking protrude. The angles of attack of the stator blades are the angles of attack of the rotor blades in relation to their Bucket row plane directed in the opposite direction. From the Such a friction vacuum pump is known from US-A-4 732 529.

Der Rotor derartiger Reibungsvakuumpumpen ist üblicherweise einstückig ausgebildet, während der Stator aus einer Vielzahl von Teilen besteht. Stator-(Distanz-) Ringe, vorzugsweise mit ineinandergreifenden Profilen, wechseln mit aus Teilringen, vorzugsweise Halbringen bestehenden Statorschaufelringen ab und bilden zusammengefügt den aus einer Vielzahl von Teilen bestehenden Stator. Sowohl in Bezug auf die Herstellung als auch auf die Montage bzw. Demontage sind Reibungsvakuumpumpen dieser Art äußerst aufwendig. Weitere Nachteile sind:

durch die Vielzahl der Teile ergeben sich relativ große Spalte zwischen Stator und Rotor, was zu relativ hohen Rückströmungsverlusten führt;
bei kleinen Pumpen wird das Handling der filigranen Teile während der Montage besonders problematisch;
trotz Verkleinerung der Größe der Teile lässt sich bei kleinen Pumpen keine spürbare Kostenreduktion gegenüber größeren Pumpen erzielen.

The rotor of such a friction vacuum pump is usually formed in one piece, while the stator consists of a large number of parts. Stator (spacer) rings, preferably with interlocking profiles, alternate with stator blade rings consisting of partial rings, preferably half rings, and form the stator consisting of a large number of parts. Frictional vacuum pumps of this type are extremely complex both in terms of manufacture and also in terms of assembly and disassembly. Other disadvantages are:

the large number of parts results in relatively large gaps between the stator and rotor, which leads to relatively high backflow losses;
with small pumps, handling the delicate parts during assembly becomes particularly problematic;
Despite reducing the size of the parts, there is no noticeable cost reduction compared to larger pumps with small pumps.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reibungsvakuumpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die beschriebenen Nachteile nicht mehr hat.The present invention is based on the object a friction vacuum pump of the type mentioned create which no longer have the disadvantages described Has.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Schaufeln eines der beiden Schaufelpakete mit Schlitzen ausgerüstet sind, deren Anordnung, Tiefe und Breite so gewählt sind, dass Stator und Rotor in- und auseinanderschraubbar sind. Bei einer Reibungsvakuumpumpe dieser Art ist es nicht mehr erforderlich, den Stator aus einer Vielzahl von Teilen herzustellen.. Stator sowie Rotor können jeweils einstückig ausgebildet sein und sind damit preiswert herzustellen. Das Handling von Bauteilen dieser Art während der Montage ist wesentlich einfacher. Die Spalte zwischen Rotor und Stator lassen sich drastisch reduzieren, da infolge der Reduktion der Anzahl der Teile die Toleranzkette wesentlich kleiner ist. Dadurch ergeben sich kleinere Rückströmverluste bzw. bessere Pumpeigenschaften. Die Werkzeugkosten für die Herstellung des Stators sind wesentlich geringer, so dass flexiblere Statorgestaltungen nicht mehr mit besonders hohen Kostensteigerungen verbunden sind.According to the invention, this object is achieved in that the blades of one of the two blade packages Slots, their arrangement, depth and Width are selected so that the stator and rotor are in and are unscrewable. With a friction vacuum pump of this type, it is no longer necessary Manufacture stator from a variety of parts .. Stator and rotor can each be formed in one piece and are inexpensive to manufacture. The handling of components of this type during assembly much easier. The gap between rotor and Stator can be reduced drastically, as a result of the Reducing the number of parts significantly reduces the tolerance chain is smaller. This results in smaller ones Backflow losses or better pump properties. The Tool costs for the manufacture of the stator are essential less, so more flexible stator designs no longer with particularly high cost increases are connected.

Von besonderem Vorteil ist es, dass in einfacher Weise Schaufeln auf der Rotorinnenseite eines z.B. glockenförmig gestalteten Rotors vorgesehen sein können, die mit Statorschaufeln eines inneren Stators korrespondieren. Insbesondere bei Pumpen mit koaxial verschachtelten Flügelzylindern kann dadurch eine geringere Bauhöhe erzielt werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, mit Schaufelkonfigurationen dieser Art den Motor und den Lagerraum zum Schutz gegen den Einsatz aggressiver Medien zu evakuieren. Auf gesonderte Sperrgaseinrichtungen kann verzichtet werden.It is particularly advantageous that in a simple manner Blades on the inside of a rotor e.g. bell-shaped designed rotor can be provided correspond with stator blades of an inner stator. Especially for pumps with coaxially nested Wing cylinders can therefore have a lower overall height be achieved. There is also the option of using Blade configurations of this type include the engine and the Storage room to protect against the use of aggressive media to evacuate. On separate sealing gas facilities can be dispensed with.

Vorteilhaft ist schließlich, dass die Schaufellängen beliebig klein sein können. Haben sie zum Beispiel eine Länge, die der Tiefe eines bei Holweck-Pumpstufen bekannten Gewindes entspricht, dann entsteht eine neue Pumpflächen-Geometrie (Engländer-Geometrie), die im Bereich der laminaren bzw. viskosen Strömung besonders wirksam ist. Praktisch findet ein ständiger Wechsel von Rotor- und Statorgewinde statt, so dass Rückströmungen im Vergleich zur Holweck-Technik maßgeblich reduziert sind. Pumpflächen nach der neuen Pumpflächen-Geometrie sind auch dann noch wirksam, wenn die laminare Strömung in eine turbolente Strömung übergeht, so dass eine wesentliche Verbesserung der Vorvakuumbeständigkeit erzielt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass vom Turbo-Prinzip kontinuierlich auf die Engländer-Geometrie übergegangen werden kann, wodurch Übergangsverluste vermieden und der Gesamtwirkungsgrad der Pumpe verbessert werden kann.Finally, it is advantageous that the blade lengths can be arbitrarily small. For example, do you have one Length that is the depth of a known one at Holweck pump stages Corresponds to the thread, then a new one is created Pump surface geometry (English geometry), in the area the laminar or viscous flow in particular is effective. Practically there is a constant change from Rotor and stator threads take place, so that backflows significantly reduced compared to Holweck technology are. Pump surfaces according to the new pump surface geometry are still effective even when the laminar flow changes into a turbulent flow, making an essential one Improvement in fore-vacuum resistance achieved becomes. Another advantage is that from the turbo principle continuously to the English geometry can be transitioned, causing transition losses avoided and the overall efficiency of the pump can be improved.

Eine weitere Reduktion der Rückströmverluste kann noch dadurch erreicht werden, dass Stator und Rotor schwingungstechnisch miteinander gekoppelt sind und dass das aus Statoreinheit und Rotoreinheit bestehende System gemeinsam über Schwingelemente im Gehäuse gehaltert ist.A further reduction in the backflow losses can still can be achieved in that the stator and rotor vibrationally are linked together and that the system consisting of stator unit and rotor unit held together via vibrating elements in the housing is.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand von in den Figuren 1 bis 6 erläutert werden.Further advantages and details of the invention are intended are explained with reference to in Figures 1 to 6.

Es zeigen

Figur 1 eine schematisch dargestellte Turbomolekularvakuumpumpe,
Figuren 2 a, b, c: Teilschnitte durch Abwicklungen der Stator- und Rotorschaufeln,
Figur 3 einen Schnitt durch eine Turbomolekularvakuumpumpe mit sich im Querschnitt verjüngendem Förderraum,
Figur 4 einen Schnitt durch eine dreistufige Ausführungsform mit koaxial verschachtelten Flügelzylindern,
Figur 5 einen Schnitt durch eine Reibungsvakuumpumpe mit sich im Querschnitt verjüngendem Förderraum und unterschiedlich hohen, in den Förderraum hineinragenden Vorsprüngen, sowie
Figur 6 Teilschnitt durch Abwicklungen von den Gastransport bewirkenden, in den Förderraum hineinragenden Vorsprüngen.

Show it

FIG. 1 shows a schematically illustrated turbomolecular vacuum pump,
FIGS. 2a, b, c: partial sections through unwinding of the stator and rotor blades,
FIG. 3 shows a section through a turbomolecular vacuum pump with a delivery space that tapers in cross section,
FIG. 4 shows a section through a three-stage embodiment with coaxially nested wing cylinders,
FIG. 5 shows a section through a friction vacuum pump with a feed chamber that tapers in cross section and protrusions of different heights that protrude into the feed chamber, and
FIG. 6 partial section through unwinding of the protrusions which effect the gas transport and protrude into the conveying space.

Die in Figur 1 dargestellte Reibungspumpe 1 ist eine Turbomolekularpumpe mit einem Gehäuse 2, einer Rotoreinheit 8 und einer Statoreinheit 9, die gleichzeitig das Gehäuse 2 bildet. Bestandteile der Rotoreinheit 8 sind die Rotorschaufeln 41, Bestandteile der Statoreinheit 9 die Statorschaufeln 42. Diese Schaufeln 41 und 42 sind in bekannter Weise in Reihen angeordnet und ragen in den im Querschnitt ringförmigen Förderraum 40 hinein. Sie bewirken den Gastransport von Einlassflansch 6 zum Auslass 46.The friction pump 1 shown in Figure 1 is one Turbomolecular pump with a housing 2, a rotor unit 8 and a stator 9, the same time forms the housing 2. Components of the rotor unit 8 are the rotor blades 41, components of the stator unit 9 the stator blades 42. These blades 41 and 42 are arranged in rows and in a known manner protrude into the conveying space 40, which is annular in cross section into it. They effect the gas transport from the inlet flange 6 to outlet 46.

Die erfindungsgemäße Gestaltung der Rotor- und Stator-schaufeln lassen die Figuren 2a, b und c erkennen. Die Figuren zeigen Teilschnitte durch Abwicklungen sowohl von Rotorschaufeln 41 (Figur 2a) und von Statorschaufeln 42 (Figur 2b) als auch von Rotor- sowie Statorschaufeln in betriebsfertig zusammengebauten Zustand (Figur 2c). Die Rotorschaufeln 41 sind derart mit Schlitzen 61 ausgerüstet, dass Rotoreinheit 8 und Statoreinheit 9 in- und auseinanderschraubbar sind. Die Tiefe und die Breite der Schlitze 61 in den Rotorschaufeln 41 ist so gewählt, dass der Durchtritt der Statorschaufeln 42 während der Schraubvorgänge gewährleistet ist. Die Schlitze können schmal gehalten werden, wenn alle Statorschaufeln 42 den gleichen Anstellwinkel haben. Vorzugsweise haben gepaarte Rotorflügel- und Statorflügelpakete jeweils über alle Stufen den gleichen Winkel. Dabei kann die Flügeltiefe variabel sein. Ein Paket besitzt in den Flügeln einen Schlitz mit dem Winkel des gepaarten Paketes. Die Schlitzbreite ist etwas größer als die Dicke der gepaarten Flügel. Durch diese Schlitze lassen sich beide Pakete ineinanderschrauben. Alternativ können statt der Rotorschaufeln 41 die Statorschaufeln 42 mit geeigneten Schlitzen ausgerüstet sein.The inventive design of the rotor and stator blades Figures 2a, b and c show. The Figures show partial sections through both developments of rotor blades 41 (FIG. 2a) and of stator blades 42 (Figure 2b) as well as rotor and stator blades assembled ready for use (Figure 2c). The rotor blades 41 are with Slots 61 equipped that rotor unit 8 and stator unit 9 can be screwed in and out. The Depth and width of the slots 61 in the rotor blades 41 is selected so that the passage of the stator blades 42 guaranteed during the screwing operations is. The slots can be kept narrow, though all stator blades 42 have the same angle of attack. Preferably have paired rotor blade and stator blade packages the same across all levels Angle. The wing depth can be variable. On Package has a slot in the wings with the Angle of the paired package. The slot width is something greater than the thickness of the paired wings. By these slots can be screwed into both packages. Alternatively, instead of the rotor blades 41 the stator blades 42 are equipped with suitable slots his.

Die Pumpen 1 nach den Figuren 3 und 4 bestehen jeweils aus einem äußeren Gehäuse 2 und einem darin befindlichen Rotor- / Stator-System 3, das sich über Schwingelemente 4, 5 im Gehäuse 2 abstützt. Das Gehäuse 2 trägt saugseitig den Anschlussflansch 6 und druckseitig einen Anschlussdeckel 7. Das Rotor-Stator-System 3 umfasst die Rotoreinheit 8 und die Statoreinheit 9.The pumps 1 according to FIGS. 3 and 4 each exist of an outer housing 2 and one located therein Rotor / stator system 3, which is based on vibrating elements 4, 5 is supported in the housing 2. The housing 2 carries On the suction side, the connecting flange 6 and on the pressure side Connection cover 7. The rotor-stator system 3 comprises the rotor unit 8 and the stator unit 9.

Bestandteil der Rotoreinheit 8 ist die zentrale Welle 11, die saugseitig den im wesentlichen glockenförmig gestalteten Rotor 12 trägt. Druckseitig ist die Welle 11 mit den Motorläufen 13 des Antriebsmotors ausgerüstet. Der Stator des Antriebsmotors ist mit 14 bezeichnet. Er stützt sich im Gehäuse 2 ab.The central shaft is part of the rotor unit 8 11, the suction side of the substantially bell-shaped designed rotor 12 carries. The shaft is on the pressure side 11 equipped with the motor runs 13 of the drive motor. The stator of the drive motor is designated 14. It is supported in the housing 2.

Bestandteile der Statoreinheit 9 sind drei Hülsenbauteile 15, 16, 17, von denen eines (15) druckseitig, die beiden anderen (16, 17) saugseitig (innerhalb und außerhalb der Wandung 18 des glockenförmigen Rotors 12) angeordnet sind. Das druckseitige Ende der Hülse 15 ist mit einem einwärts gerichteten Rand 21 ausgerüstet, dessen Innenseite als Schiebepassung 22 für das druckseitige Wellenlager 23 ausgebildet ist. Außerdem ist der Rand 21 mit einer Aufnahme für einen O-Ring 24 aus elastomerem Werkstoff ausgerüstet. Eine dazu korrespondierende Aufnahme ist am Anschlussdeckel 7 des Gehäuses 2 vorgesehen. Die Aufnahmen (Nuten, Winkel oder dgl.) sind derart ausgebildet, dass der O-Ring 24 neben der Funktion des Dichtens die Funktion eines ersten, druckseitig gelegenen Schwingelementes 5 hat, über das sich das Rotor-Stator-System 3 im Gehäuse 2 abstützt. An Stelle des O-Ringes 23 können auch andere Schwingelemente (z.B. Simmerringe, Flachringe, Kolbendichtungen) vorgesehen sein.Components of the stator unit 9 are three sleeve components 15, 16, 17, one of which (15) on the pressure side, the the other two (16, 17) on the suction side (inside and outside the wall 18 of the bell-shaped rotor 12) are arranged. The pressure side end of the sleeve 15 is equipped with an inward edge 21, the inside as a sliding fit 22 for the pressure side Shaft bearing 23 is formed. Besides, is the edge 21 with a receptacle for an O-ring 24 equipped with an elastomeric material. A corresponding one Recording is on the connection cover 7 of the housing 2 provided. The recordings (grooves, angles or the like.) are designed such that the O-ring 24 next to the Function of sealing the function of a first, pressure side located vibrating element 5, about the supports the rotor-stator system 3 in the housing 2. On Other oscillating elements can also be used in place of the O-ring 23 (e.g. Simmerrings, flat rings, piston seals) be provided.

Zur Bildung eines inneren vakuumdichten Gehäuses ist die Hülse 15 saugseitig mit einem nach außen gerichteten Rand 26 versehen, an dem die beiden weiteren Hülsen 16, 17 befestigt sind. Das geschieht mit einer von der Druckseite her auf die äußere Hülse 17 aufschraubbaren Überwurfmutter 27, die den äußeren Rand 26 an der Hülse 15 und einen äußeren Rand 28, der Bestandteil der inneren Hülse 16 ist, einspannt.To form an inner vacuum tight housing the sleeve 15 on the suction side with an outward Provide edge 26 on which the two further sleeves 16, 17 are attached. That happens with one of the Pressure side screwable on the outer sleeve 17 Union nut 27, the outer edge 26 on the sleeve 15 and an outer edge 28, which is part of the inner Sleeve 16 is clamped.

Der Anschlußflansch 6 ist saugseitig mit einer einwärts gerichteten Stufe 31 für die Aufnahme eines weiteren 0-Ringes 32 oder eines anderen Schwingelementes versehen. Eine zu dieser Aufnahme korrespondierende Aufnahme befindet sich im Bereich der Stirnseite der Hülse 17. Der O-Ring 32 bildet neben der Funktion des Dichtens das zweite Schwingelement 4, über das sich das Rotor-Stator-System 3 im Gehäuse 2 abstützt. Das Gehäuse 2 bildet eine Spannhülse, die zusammen mit Deckel 7 und Anschlußflansch 6 das Rotor-Stator-System 3 einspannt. Zusätzlich stützt sich die Hülse 16 auf einer stufenartigen Erweiterung 29 in der Hülse 15 ab.The connecting flange 6 is on the suction side with an inward directed stage 31 for the inclusion of another 0-ring 32 or another vibrating element. There is a recording corresponding to this recording itself in the area of the end face of the sleeve 17. The In addition to the function of sealing, O-ring 32 forms that second oscillating element 4, over which the rotor-stator system 3 supported in the housing 2. The housing 2 forms a clamping sleeve, which together with cover 7 and connecting flange 6 clamps the rotor-stator system 3. In addition, the sleeve 16 is based on a step-like Extension 29 in the sleeve 15.

Das saugseitige Ende der inneren Hülse 16 ist mit einem nach innen gerichteten Rand 34 ausgerüstet, dessen Innenseite eine Schiebepassung 35 für das saugseitige Wellenlager 36 bildet. Weiterhin befindet sich in diesem Bereich eine Ringfeder 37, die die nötigen Lageranstellkräfte erzeugt.The suction end of the inner sleeve 16 is with a equipped inward edge 34, the inside a sliding fit 35 for the suction side Shaft bearing 36 forms. Furthermore is in this Area an annular spring 37, the necessary bearing contact forces generated.

Bei beiden Ausführungsbeispielen sind die Rotoreinheit 8 und die Statoreinheit 9 über die Lager 23, 36 und die Schiebepassungen 22, 35 starr miteinander gekoppelt. Dadurch wird die gewünschte Spielverkleinerung zwischen Stator und Rotor erreicht. Über die Schwingelemente 4 und 5 stützt sich das Rotor-Stator-System 3 im Gehäuse 2 ab. Die Ausbildung der Schwingelemente als O-Ringe hat den Vorteil, dass sie gleichzeitig Dichtfunktion übernehmen können. Sie sorgen für eine vakuumdichte Trennung der innen gelegenen Förderräume und der Atmosphäre. Zweckmäßig umgibt ein weiterer O-Ring 38 den äußeren Umfang des Randes 28, der die innere Hülse 16 trägt, so dass auch im Bereich der Überwurfmutter 27 Vakuumdichtheit gewährleistet ist. Die Statoreinheit 9 bildet praktisch ein zweites inneres Gehäuse. Es ist vakuumdicht, so dass das äußere Gehäuse 2 mit Luftschlitzen 39 ausgerüstet werden kann.In both embodiments, the rotor unit 8 and the stator unit 9 via the bearings 23, 36 and Sliding fits 22, 35 rigidly coupled together. This will reduce the game size you want between Stator and rotor reached. About the vibrating elements 4 and 5, the rotor-stator system 3 is supported in the housing 2 from. The design of the vibrating elements as O-rings has the advantage of being a sealing function at the same time can take over. They ensure a vacuum tight Separation of the inner support rooms and the atmosphere. A further O-ring 38 expediently surrounds the outer periphery of the rim 28 of the inner sleeve 16th carries so that also in the area of the union nut 27 Vacuum tightness is guaranteed. The stator unit 9 practically forms a second inner housing. It is vacuum-tight, so that the outer housing 2 with louvers 39 can be equipped.

Das Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist als einflutige Turbomolekularvakuumpumpe mit einem sich von der Saugseite zur Druckseite verjüngenden Förderraum 40 ausgebildet. Die äußere Hülse 17 trägt auf ihrer Innenseite Statorschaufelreihen 42, die Außenseite der Rotorwand 18 Rotorschaufelreihen 41. Der Weg der geförderten Gase ist durch Pfeile 43 gekennzeichnet. Sie treten durch den Anschlussflansch 6 in den mit den Schaufeln 41, 42 bestückten Förderraum ein und gelangen durch Öffnungen 44 in der inneren Hülse 16 entlang der Welle 11 und durch Öffnungen 45 im Rand 21 zur Auslassöffnung 46.The embodiment of Figure 3 is a single flow Turbomolecular vacuum pump with one from the suction side to the pressure side tapering delivery chamber 40 is formed. The outer sleeve 17 carries on its inside Stator blade rows 42, the outside of the rotor wall 18 rows of rotor blades 41. The path of the extracted gases is indicated by arrows 43. You step through the connecting flange 6 in the with the blades 41, 42nd equipped conveying space and get through openings 44 in the inner sleeve 16 along the shaft 11 and through openings 45 in the edge 21 to the outlet opening 46.

Sind - z.B. wie in Figur 2 dargestellt - die Rotorschaufeln 41 mit Schlitzen 61 ausgerüstet, dann können Rotor und Stator ineinandergeschraubt werden. Dieses geschieht bei der Pumpe nach Figur 3 dadurch, dass der Rotor 12 mit seiner Saugseite in die Druckseite des Stators bzw. der Stator-Hülse 17 geschraubt wird. Danach erfolgen die Montage der übrigen Hülsenbauteile und deren gegenseitige Fixierung, so dass anschließend das Stator-/Rotor-System 3 im Gehäuse 2 verspannt werden kann.Are - e.g. as shown in Figure 2 - the rotor blades 41 equipped with slots 61, then can The rotor and stator are screwed together. This happens in the pump of Figure 3 in that the Rotor 12 with its suction side in the pressure side of the Stator or the stator sleeve 17 is screwed. After that the other sleeve components are assembled and their mutual fixation, so that subsequently the stator / rotor system 3 are clamped in the housing 2 can.

Die Demontage erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.Disassembly is done in reverse order.

Das Ausführungsbeispiel nach Figur 4 ist eine Reibungsvakuumpumpe mit drei koaxial geschachtelten Stufen. In die Förderräume 40, 40', 40'' ragen die Gasförderung bewirkende Rotor-Schaufeln 41, 41' und 41" sowie Statorschaufeln 42, 42', 42'' hinein, die erfindungsgemäß (z.B. entsprechend Figur 2) gestaltet sind. Auf der Außenseite der Welle 11, die im Bereich der Hülse 16 einen vergrößerten Durchmesser hat, und auf der Innenseite der Hülse 16 haben die Schaufellängen eine Größenordnung, die der Gewindehöhe bei einer Molekularpumpe nach Holweck entspricht. Hierbei handelt es sich um die bereits eingangs erwähnte völlig neue Pumpflächenkonfiguration (Engländer-Geometrie), die quasi aus zwei einander gegenüberliegenden, "ineinandergreifenen" Gewinden besteht und die beschriebenen Vorteile hat.The embodiment of Figure 4 is a friction vacuum pump with three coaxially nested stages. In the delivery rooms 40, 40 ', 40' 'project the gas production effecting rotor blades 41, 41 'and 41 "and stator blades 42, 42 ', 42' 'into the invention (e.g. according to Figure 2). On the outside the shaft 11, the one in the region of the sleeve 16 has an enlarged diameter, and on the inside the sleeve 16 have a blade length Order of magnitude, which is the thread height in a molecular pump according to Holweck. This is it around the completely new pump surface configuration already mentioned at the beginning (English geometry), the quasi from two opposite, "interlocking" Thread exists and has the advantages described.

Der Weg der geförderten Gase ist durch Pfeile 51 gekennzeichnet. Sie treten durch den Anschlussflansch 6 in die äußere Pumpstufe ein. Nach dem Verlassen der äußeren ersten Pumpstufe treten sie in die zweite Pumpstufe zwischen Rotorwand 18 und Hülse 16 ein, welche sie mit einer der Förderrichtung der ersten Pumpstufe entgegengesetzten Richtung durchströmen. Nach einer weiteren Richtungsumkehr gelangen sie durch Öffnungen 53 im Rand 35 in die dritte Pumpstufe und von dort aus in der bereits zu Figur 1 beschriebenen Weise zur Auslassöffnung 46.The path of the extracted gases is marked by arrows 51. They pass through the connecting flange 6 in the outer pump stage. After leaving the outer first pump stage they enter the second pump stage between rotor wall 18 and sleeve 16, which with one of the delivery directions of the first pump stage flow in the opposite direction. After a further reversal of direction they reach through openings 53 in edge 35 into the third pumping stage and from there to the outlet opening in the manner already described for FIG 46th

Bei den Ausführungsbeispielen nach den figuren 3 und 4 kann auch noch der Wellenabschnitt in Höhe des Antriebsmotors zur Förderung der Gase herangezogen werden, wenn Motorstator oder Motorrotor mit pumpaktiven Oberflächenkonfigurationen - zweckmäßig mit der Engländer-Geometrie - ausgerüstet sind. Das Ausführungsbeispiel nach Figur 4 kann in einfacher Weise zu einer einstufigen Reibungsvakuumpumpe umgebaut werden. Ohne Hülse 17, Rotorglocke 18 und Überwurfmutter 27 wäre nur die dritte Pumpstufe vorhanden und wirksam. Auch die Ränder 26 und 28 sowie das Gewinde 48 könnten entfallen. Eine weitere Voraussetzung wäre, dass die Durchmesser des Schwing- und Dichtungselementes 4,32 sowie der Stirnseite der Hülse 16 einander entsprechen, damit das Rotor-Stator-System 3 elastisch im Gehäuse 2,7 abgestützt werden kann.. In the exemplary embodiments according to FIGS. 3 and 4 can also the shaft section at the level of the drive motor be used to promote the gases, if motor stator or motor rotor with pump active Surface configurations - useful with the English geometry - are equipped. The embodiment according to Figure 4 can in a simple manner single-stage friction vacuum pump to be converted. Without Sleeve 17, rotor bell 18 and union nut 27 would only be the third pump stage is present and effective. Also the Edges 26 and 28 and the thread 48 could be omitted. Another requirement would be that the diameter of the vibration and sealing element 4.32 and the face of the sleeve 16 correspond to each other so the rotor-stator system 3 is elastically supported in the housing 2.7 can be..

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 3 sind Statoreinheit 9 und Rotoreinheit 8 schwingungstechnisch starr miteinander (Schiebepassungen 35, 22) gekoppelt. Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 4 befindet zwischen dem oberen Lager 36 und der Innenseite des Randes 34 im O-Ring 63 mit einem im Vergleich zum Durchmesser der O-Ringe 24, 32 wesentlich kleineren Durchmesser. Dieser O-Ring 63 dient lediglich der Überbrückung des Passungsspiels. Einen wesentlichen Einfluß auf die Wahl des Spaltes zwischen Rotor- und Statoreinheit hat der O-Ring 63 nicht.In the embodiment of Figure 3 are stator 9 and rotor unit 8 rigid in terms of vibration coupled to each other (sliding fits 35, 22). At the The embodiment of Figure 4 is between the upper bearing 36 and the inside of the rim 34 in the O-ring 63 with a compared to the diameter of the O-rings 24, 32 much smaller diameter. This O-ring 63 is only used to bridge the clearance. A major influence on the choice of the gap between the rotor and stator unit O-ring 63 not.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 5 und 6 ist ein Förderraum 40 vorgesehen, dessen ringförmiger Querschnitt in Förderrichtung kontinuierlich abnimmt, so dass auch die Schaufellängen von der Saugseite zur Druckseite abnehmen. Die Pumpflächenkonfiguration geht kontinuierlich vom Turbomolekular-Prinzip zur Engländer-Konfiguration über. Weiterhin unterscheidet sich dieses Ausführungsbeispiel von den übrigen Ausführungsbeispielen dadurch, dass die Statorschaufeln 42 (und nicht die Rotorschaufeln 41) mit den Schlitzen 61 ausgerüstet sind (Figur 6). Außerdem ist die Dicke der Statorschaufeln 42 größer als die Dicke der Rotorschaufeln 41. Figur 6 zeigt (entsprechend Figur 2) Schnitte durch die Abwicklung dieser die Gasförderung bewirkenden, in den Förderraum 40 hineinragenden Vorsprünge.In the embodiment of Figures 5 and 6 is a delivery chamber 40 is provided, the annular cross section decreases continuously in the conveying direction, so that the blade lengths from the suction side to the Remove print side. The pump surface configuration is working continuously from the turbomolecular principle to the English configuration about. Furthermore differs this embodiment from the other embodiments in that the stator blades 42 (and not equipped the rotor blades 41) with the slots 61 are (Figure 6). In addition, the thickness of the Stator blades 42 larger than the thickness of the rotor blades 41. Figure 6 shows (corresponding to Figure 2) cuts through the handling of these, which effect the gas production, projections protruding into the conveying space 40.

Figur 5 lässt darüber hinaus erkennen, dass die Erfindung es ermöglicht, bei einer Turbomolekularpumpe den Stator 3 und das Gehäuse 2 einstückig auszubilden. Neben den Vorteilen eines verkleinerten Bauvolumens und der maßgeblich reduzierten Anzahl der Bauteile werden auch noch ein ungestörter Wärmeübergang von innen nach außen und damit eine verbesserte Kühlung der Pumpe 1 erreicht. Figure 5 also shows that the invention it enables the Form stator 3 and the housing 2 in one piece. Next the advantages of a reduced construction volume and the significantly reduced number of components also an undisturbed heat transfer from the inside to the inside outside and thus improved cooling of the pump 1 reached.

Die Realisierung der Erfindung ist bei kleinen Turbumolekularpumpen von besonderem Vorteil. Bei kleiner werdender Baugröße nimmt der schädliche Anteil der Rückströmung bezogen auf den geförderten Gasstrom zu und verschlechtert dadurch überproportional die vakuumtechnischen Eigenschaften einer Pumpe. Durch die erfindungsgemäße Reduzierung der Spalte zwischen Rotor und Stator mit dem vorliegenden neuen Konzept lassen sich die vakuumtechnischen Daten deutlich verbessern. Das bedeutet umgekehrt, dass sich dadurch eine Pumpe in dieser Baugröße noch mit wirtschaftlich sinnvollem Aufwand produzieren lässt. Mit dazu trägt die Tatsache bei, dass die Pumpe aus relativ wenigen Teilen hergestellt werden kann.The implementation of the invention is for small turbo molecular pumps of particular advantage. As it gets smaller The damaging part of the backflow takes up the size based on the gas flow to and thereby disproportionately worsens the vacuum technology Characteristics of a pump. By the invention Reduction of the gap between the rotor and Stator with the present new concept can be significantly improve the vacuum technology data. The conversely means that a pump is in this size still with economically sensible effort can produce. The fact also contributes to this at that the pump is made from relatively few parts can be.

Claims

Friction vacuum pump (1) having a stator (3), which comprises a stator blade set consisting of-a plurality of stator blade rows, as well as having a rotor, which comprises a rotor blade set consisting of a plurality of rotor blade rows, wherein the stator blade rows and the rotor blade rows intermesh in the ready-to-operate assembled state, characterized in that the blades of one of the two blade sets are equipped with slots (61), the arrangement, depth and width of which are so selected that stator (9) and rotor (8) are screwable into and out of one another.
Pump according to claim 1, characterized in that the angles of incidence of the blades of the blade set, whose blades penetrate the slots (61) in the blades of the other blade set in the course of the stator (9) and rotor (8) being screwed into or out of one another, are identical.
Pump according to claim 1 or 2, characterized in that rotor (8) and stator (9) are in each case of an integral construction.
Pump according to claim 1, 2 or 3, characterized in that stator (9) and housing (2) are of an integral construction.
Pump according to claims 1 to 4, characterized in that the rotor (8) is of a bell-shaped construction and is equipped at its inside with rotor blades (41).
Pump according to claim 5, characterized in that it is of a two-stage design, that the rotor (8) at its inside and at its outside carries rotor blades (41, 41') and that an inner (16) and an outer (17) stator sleeve are provided, which correspondingly carry stator blades (42, 42').
Pump according to claim 6, characterized in that adjoining the two pump stages is a third pump stage (41", 42"), which is situated between the shaft (11) and the inner sleeve (16).
Pump according to claim 7, characterized in that adjoining the pump stage (41", 42") is a portion, at the height of which the drive motor (13, 14) is situated, and that motor stator (14) and motor rotor (13) are equipped with pump-active surface configurations.
Pump according to claim 8, characterized in that motor stator (14) and motor rotor (13) possess pump-active configurations with Engländer geometry.
Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the blades (41, 42) at least in the discharge-end region have a length, which corresponds to the depth of thread known in Holweck pumps (Engländer geometry).
Pump according to claim 10, characterized in that the blade configuration changes - preferably continuously - from the turbo principle to the Engländer configuration.
Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the thickness of the rotor blades (41) differs from the thickness of the stator blades (42) and that the blades having the greater thickness are equipped with the slots (61).
Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the stator and rotor are coupled in terms of vibration to one another and that the system (3) comprising stator unit and rotor unit is mounted jointly via vibration elements (4, 5) in the housing (2, 7).
Pump according to claim 13, characterized in that mechanical bearings (23, 36) are provided and that rotor and stator are coupled by the mechanical bearings to one another.
Pump according to claim 13 or 14, characterized in that the stator (9) and rotor (8) are coupled in terms of vibration rigidly to one another.
Pump according to claim 15, characterized in that between rotor unit (8) and bearing (23, 36) and/or bearing (23, 36) and stator unit (9) an axial push fit (22, 35) is provided.
Pump according to claim 14, characterized in that situated between one of the bearings and the stator unit is an O-ring (63), which is used to bridge a fit clearance.
Pump according to one of claims 13 to 17, characterized in that the housing (2) forms a clamping sleeve, which together with an end cover (7) braces the rotor/stator system (3).
Pump according to one of claims 13 to 18, characterized in that components of the rotor unit (8) are a central shaft (11) as well as a rotor (12) and that the rotor unit (8) is supported via the bearings (23, 36) in the stator unit (9).
Pump according to one of claims 13 to 19, characterized in that components of the stator unit (9) are sleeves (15, 16, 17) as well as receivers for vibration elements (4, 5, 24, 32), via which the rotor/stator system (3) is supported in the housing (2, 7).
Pump according to claim 20, characterized in that the stator unit (9) forms a second inner housing.
Pump according to claim 21, characterized in that the inner housing is vacuum-tight and that the outer housing (2) is equipped with air slots (39).
Pump according to claim 19 or 20, characterized in that its rotor (12) is of a bell-shaped construction and that three pumping stages are provided.
Pump according to claim 23, characterized in that the stator (9) comprises three sleeves (15, 16, 17), of which one is disposed at the discharge end and two at the suction side, namely one outside and one inside the rotor wall (18).
Pump according to claim 24, characterized in that the discharge-end (15) and the inner suction-side sleeve (16) are equipped with outer edges (26, 28, which are braced together with the aid of a union nut (27), which is screwable onto the discharge end of the outer sleeve.
Method of assembling a friction vacuum pump (1) having a stator (3), which comprises a stator blade set consisting of a plurality of stator blade rows (42, 42', 42"), as well as having a rotor, which comprises a rotor blade set consisting of a plurality of rotor blade rows, wherein the stator blade rows and the rotor blade rows intermesh in the ready-to-operate assembled state, in which pump the blades of one of the two blade sets are equipped with slots (61), the arrangement, depth and width of which are so selected that stator (3) and rotor (8) are screwable into and out of one another, characterized in that assembly of the stator/rotor system (3) is effected in that stator (9) and rotor (8, 12) are screwed into one another.