EP1130269B1 - Turbomolekularpumpe - Google Patents

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EP1130269B1
EP1130269B1 EP01102551A EP01102551A EP1130269B1 EP 1130269 B1 EP1130269 B1 EP 1130269B1 EP 01102551 A EP01102551 A EP 01102551A EP 01102551 A EP01102551 A EP 01102551A EP 1130269 B1 EP1130269 B1 EP 1130269B1
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EP
European Patent Office
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stator
turbomolecular pump
elastically deformable
metal element
discs
Prior art date
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EP01102551A
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English (en)
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EP1130269A2 (de
EP1130269A3 (de
Inventor
Peter Fahrenbach
Armin Blecker
Wolfgang Bremer
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Pfeiffer Vacuum GmbH
Original Assignee
Pfeiffer Vacuum GmbH
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Publication date
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Publication of EP1130269A3 publication Critical patent/EP1130269A3/de
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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
    • F04D19/042—Turbomolecular vacuum pumps

Definitions

  • the invention relates to a turbomolecular pump according to the preamble of the first claim.
  • the active pumping elements of a turbomolecular pump consist of rotor blades and stator disks provided with blades, which are arranged alternately one behind the other.
  • the rotor and stator discs generally each have an inner support ring, which is equipped on the outside with the blades.
  • the blades of the rotor disks which revolve at high speed, produce the pumping effect in cooperation with the stator blades.
  • spacer rings which lie on the outer circumference between the stator, they are kept at a distance, that the rotor discs can rotate between them without contact.
  • Stator discs and spacers together form the stator, which is centered by the inner wall of the pump housing and z. B. additionally compressed axially with springs so that the stator discs and the spacers form a solid composite.
  • the disadvantage of this solution is a very poor thermal conductivity of the O-ring material.
  • the heat generated during the pumping operation in the interior is only inadequately delivered to the housing and to the lower part of the pump.
  • the lack of corrosion resistance of the O-ring material causes problems in pumping out aggressive media.
  • the O-rings can not be used on the high vacuum side because of the high outgassing rate.
  • the object of the invention is to present an arrangement which compensates for manufacturing tolerances which adhere to the individual components of the stator packs of turbomolecular pumps. By them, the disadvantages which exist in conventional arrangements, such as in the use of O-rings, are avoided.
  • the inventive arrangement should continue to the FR 26 83 277 some advantages, such. B. have greater freedom in the choice of materials and influenceability of the thermal conductivity.
  • the rotor disks 4 are attached to a turbomolecular pump.
  • the stator discs 6, which are each held by spacers 8 at a distance, are mounted between the rotor discs.
  • Rotor disks 4 and stator disks 6 are provided with gas-conveying structures and together effect the pumping effect.
  • Stator discs and spacers together form the stator core, which is centered on the inner wall of the pump housing 10.
  • Between at least two of the spacers 8 are each elastically deformable metallic elements 16. These form together with the spacers and the stator disks, the stator.
  • an axial groove 14 may be incorporated, in which an elastically deformable element 16 is located.
  • an element can consist of several parts or be formed in one piece.
  • such an element can consist of a wave-shaped bent wire.
  • the element 16 consists of a wavy curved wire.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Turbomolekularpumpe nach dem Oberbegriff des 1. Patentanspruches.
  • Die aktiven Pumpelemente einer Turbomolekularpumpe bestehen aus mit Schaufeln versehenen Rotor- und Statorscheiben, die abwechselnd hintereinander angeordnet sind. Die Rotor- und Statorscheiben weisen im allgemeinen jeweils einen inneren Tragring auf, welcher auf der Außenseite mit den Schaufeln bestückt ist. Die Schaufeln der Rotorscheiben, welche mit hoher Geschwindigkeit umlaufen, ergeben im Zusammenwirken mit den Statorschaufeln den Pumpeffekt. Durch Distanzringe, welche am äußeren Umfang zwischen den Statorscheiben liegen, werden diese so auf Abstand gehalten, dass die Rotorscheiben zwischen ihnen berührungsfrei rotieren können. Statorscheiben und Distanzringe bilden so gemeinsam den Stator, welcher durch die Innenwand des Pumpengehäuses zentriert wird und z. B. mit Federn zusätzlich axial so zusammengedrückt wird, dass die Statorscheiben und die Distanzringe einen festen Verbund bilden.
  • Um die notwendige präzise Montage eines solchen Stapels von Scheiben, Distanzringen und anderen Bauteilen erfolgreich durchzuführen, müssen zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen wiederholte Justierungen vorgenommen werden. Dies führt zu einem erhöhten Zeitaufwand für Fertigungs- und Montagearbeiten.
  • Durch Einfügen eines O-Ringes, z. B. aus Viton, zwischen dem letzten, der Vorvakuumseite zugewandten Distanzring und dem Unterteil der Pumpe wird seither ein teilweiser Ausgleich der Fertigungstoleranzen herbeigeführt.
  • Der Nachteil dieser Lösung besteht in einer sehr schlechten Wärmeleitfähigkeit des O-Ring-Materials. Dadurch wird die während des Pumpbetriebes im Inneren entstehende Wärme nur unzulänglich an das Gehäuse und an das Unterteil der Pumpe abgegeben. Außerdem verursacht die mangelnde Korrosionsbeständigkeit des O-Ring-Materials Probleme beim Abpumpen von aggressiven Medien. Dazu kommt, dass die O-Ringe wegen der hohen Ausgasungsrate nicht auf der Hochvakuumseite einsetzbar sind.
  • Eine weitere Lösung des Problems, die Montage- und Wartungsarbeiten zu vereinfachen, wird in der FR 26 83 277 vorgeschlagen. Hier ist an dem oberen, der Hochvakuumseite zugewandten Zwischenring eine spitze, schneidenförmige Kante angebracht. Diese verformt sich beim Stapeln der Statorbauteile und gleicht somit die durch Toleranzen gegebenen Unterschiede aus. Dazu ist es notwendig, dass das Material dieses Bauteils weicher sein muss als dasjenige des Distanzringes selbst.
  • Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Anordnung vorzustellen, welche Fertigungstoleranzen, die den einzelnen Bauteilen der Statorpakete von Turbomolekularpumpen anhaften, ausgleicht. Durch sie sollen die Nachteile, welche bei herkömmlichen Anordnungen, wie bei der Verwendung von O-Ringen, bestehen, vermieden werden. Die erfinderische Anordnung soll weiterhin gegenüber der FR 26 83 277 einige Vorteile, wie z. B. größere Freiheit bei der Materialwahl und Beeinflussbarkeit der Wärmeleitfähigkeit, aufweisen.
  • Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des 1. Patentanspruches gelöst. Die Ansprüche 2 - 4 stellen weitere Ausgestaltungsformen der Erfindung dar.
  • Durch die erfindungsgemäße Anordnung werden bei der Montage einer Turbomolekularpumpe Fertigungstoleranzen ausgeglichen. Dadurch entsteht eine festgefügte Bauform mit präzisen Abständen zwischen Rotor- und Statorbauteilen. Zeitaufwendige Justierungen sind nicht mehr notwendig. Die elastischen metallischen Elemente können in allen Bereichen der Pumpe, insbesondere auch auf der Hochvakuumseite, eingesetzt werden. Durch die Verwendung von geeigneten metallischen Werkstoffen kann Beständigkeit gegenüber aggressiven Medien sichergestellt werden. Störende Entgasungen, besonders auf der Hochvakuumseite, werden vermieden. Durch metallischen Kontakt kann eine gezielte Wärmeleitung erreicht werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, diese durch besondere Formgebung und Materialwahl noch zu variieren.
  • Anhand der Fig. 1 und 2 soll die Erfindung näher erläutert werden.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Teil einer Turbomolekularpumpe mit der erfinderischen Anordnung
    Fig. 2
    eine perspektivische Darstellung der erfinderischen Anordnung
  • Auf der Rotorwelle 2 sind die Rotorscheiben 4 einer Turbomolekularpumpe befestigt. Die Statorscheiben 6, welche jeweils durch Distanzringe 8 auf Abstand gehalten werden, sind zwischen den Rotorscheiben angebracht. Rotorscheiben 4 und Statorscheiben 6 sind mit gasfördernden Strukturen versehen und bewirken zusammen den Pumpeffekt. Statorscheiben und Distanzringe bilden gemeinsam das Statorpaket, welches an der Innenwand des Pumpengehäuses 10 zentriert ist. Zwischen mindestens zwei der Distanzringe 8 befinden sich jeweils elastisch verformbare metallische Elemente 16. Diese bilden zusammen mit den Distanzringen und den Statorscheiben das Statorpaket. In mindestens einem der Distanzringe kann eine axiale Nut 14 eingearbeitet sein, in welcher sich ein elastisch verformbares Element 16 befindet. Dieses kann aus mehreren Teilen bestehen oder auch einstückig ausgebildet sein. In einer speziellen Ausführungsform kann ein solches Element aus einem wellenförmig gebogenen Draht bestehen. Bei Montage der Pumpe, insbesondere des Statorpaketes, werden durch Verformung des Elementes 16 Fertigungstoleranzen ausgeglichen. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Element 16 aus einem wellenförmig gebogenen Draht.

Claims (4)

  1. Turbomolekularpumpe mit Rotor- (4) und Statorscheiben (6), welche abwechselnd hintereinander angeordnet sind, wobei die Statorscheiben durch Distanzringe (8) auf Abstand gehalten werden und mit diesen zusammen das Statorpaket bilden, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens zwei der Distanzringe (8) sich jeweils ein elastisch verformbares metallisches Element (16) befindet und dieses ebenfalls einen Teil des Statorpaketes bildet.
  2. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem der Distanzringe (12) eine axiale Nut (14) eingearbeitet ist, in welcher sich ein elastisch verformbares metallisches Element (16) befindet.
  3. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch verformbare metallische Element (16) aus einem wellenförmig gebogenen Draht besteht.
  4. Turbomolekularpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch verformbare metallische Element (16) aus mehreren Teilen besteht.
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