EP2321535A1 - Stator-rotor-anordnung für eine vakuumpumpe sowie vakuumpumpe - Google Patents

Stator-rotor-anordnung für eine vakuumpumpe sowie vakuumpumpe

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EP2321535A1
EP2321535A1 EP09782152A EP09782152A EP2321535A1 EP 2321535 A1 EP2321535 A1 EP 2321535A1 EP 09782152 A EP09782152 A EP 09782152A EP 09782152 A EP09782152 A EP 09782152A EP 2321535 A1 EP2321535 A1 EP 2321535A1
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EP
European Patent Office
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stator
bulges
rotor
rings
rotor assembly
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Withdrawn
Application number
EP09782152A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Klingner
Markus Henry
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Leybold GmbH
Original Assignee
Oerlikon Leybold Vacuum GmbH
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Filing date
Publication date
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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
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
    • F04D29/64—Mounting; Assembling; Disassembling of axial pumps
    • F04D29/644—Mounting; Assembling; Disassembling of axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/522—Casings; Connections of working fluid for axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps

Definitions

  • the invention relates to a stator-rotor arrangement for vacuum pumps, in particular for turbomolecular pumps.
  • Vacuum pumps such as turbomolecular pumps, have a rotor element surrounded by stator disks.
  • the stator disks protrude between the individual rotor disks of the rotor element, wherein the stator disks are usually formed as half rings.
  • the stator disks are arranged successively alternately with rotor disks.
  • stator rings are provided.
  • a Statorsche ⁇ be is in each case positively held by two adjacent stator rings. The stator rings are thus stacked on each other.
  • two stator disks forming a stator disk must be alternately arranged with annular stator rings surrounding the stator member, the stator-rotor assembly then being inserted in a housing having a cylindrical recess. The assembly is therefore extremely expensive.
  • the object of the invention is to provide a stator-rotor assembly that can be pre-assembled in a simple manner.
  • stator-rotor arrangement according to claim 1 and a vacuum pump with inventive stator-rotor arrangement according to claim 8.
  • stator-rotor arrangement In the case of the stator-rotor arrangement according to the invention, at least two of the stator rings each have at least two bulges or bulges, protrusions or projections.
  • the at least two stator rings are connected to each other at the bulges via a holding element.
  • a fixing of all further stator rings and stator disks arranged between these two stator rings takes place. It is thus possible to pre-assemble at least two, in particular a plurality of stator rings and a corresponding number of stator disks together with the rotor element. It is in the fixation on the holding elements to a pre-assembled assembly, which can then be easily inserted into the pump housing. As a result, the assembly is considerably simplified.
  • At least the two outer stator rings each have at least two protrusions. All stator disks arranged between the two outer stator rings are thus fixed by the two outer stator rings, which are connected to one another via the retaining elements.
  • the holding elements can be clamping elements, such as screws, hand, so that the two outer stator rings can be pulled together to fix the stator rings and stator disks arranged between the two outer stator rings.
  • the bulges have openings through which the particular rod-shaped holding element is guided.
  • the retaining element is preferably a screw, a threaded rod or the like.
  • At least three, preferably four, bulges are preferably provided in the stator rings with bulges.
  • the bulges are preferably distributed uniformly around the circumference of the stator ring. With the provision of three bulges, these thus have an angle of 120 ° and when providing four bulges at an angle of 90 ° to each other.
  • stator rings not only the two outer stator rings but a plurality of stator rings, in particular all stator rings each have at least two protrusions. Possibly. For example, only the protrusions of each second stator ring can be connected to each other so that the bulges of adjacent stator rings can be offset relative to one another.
  • the stator between the bulges may have a smaller, in particular minimum width.
  • the width of the stator between the bulges can, as in known stator, can be selected because the stator in this area only have to have the required rigidity to keep the stator discs accurate.
  • the invention relates to a vacuum pump, in particular a turbomolecular pump with a housing in which a preferably pre-assembled stator-rotor arrangement, as described above, is arranged.
  • the stator-rotor assembly has a substantially cylindrical basic shape, projecting outwardly from the cylindrical basic shape, the bulges and the bulges connecting holding elements.
  • the preferably preassembled stator-rotor arrangement is then arranged in a rectangular, in particular square, pump housing. It is preferred that the bulges and the holding elements are arranged in the corners of the pump housing. The bulges and retaining elements are thus arranged in a region of the pump housing, which is otherwise a dead space.
  • Fig. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an inventive
  • FIG. 2 is a schematic plan view of an inventive
  • Stator ring within a square housing.
  • a stator-rotor assembly 12 is arranged, wherein the pump housing 10 in the region of the stator-rotor assembly 12 and over its length has a substantially square cross-section.
  • the stator-rotor arrangement has a rotor element 14 with annular rotor disks 16, wherein the rotor element is preferably formed in one piece. Between the rotor disks 16 stator disks 18 are arranged, for example, each consist of two half-rings. The stator disks 18 are held by stator rings 20, 22. In the illustrated embodiment, identically formed stator rings 22 are arranged between two outer, again identically formed stator rings 20. It is also possible that all stator rings according to the stator 20 are formed according to the invention.
  • the two outer stator rings 20 have four lobes 24 in the exemplary embodiment shown. Each bulge 24 has an opening 26. Through the openings 26 in the illustrated embodiment, a trained as a screw retaining element 28 is inserted, which is fixed by a nut 30. Ansstage the provision of a nut 30 may be provided at the opening 26 and an internal thread. It is thus possible, in succession, to arrange the individual stator rings 20, 22 and the stator disks 18 arranged between the rotor disks 16 and to fix them via the holding element 28, 30. In this way, a stator-rotor arrangement can be pre-assembled, which is then inserted into the housing 10.
  • the bulges 24 are arranged in corners 32 of the housing. This makes it possible, in the Exterior dimensions provide relatively small housing 10 and yet to use a pre-assembled stator-rotor assembly.
  • a further simplification of the assembly can be achieved in that all the stator rings 22 also have bulges 24. As a result, it is possibly also possible to mount the stator rings during assembly on vertically upwardly pointing bolts 28, so that their position is fixed directly.

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Abstract

Eine Stator-Rotor-Anordnung für eine Vakuumpumpe, insbesondere für eine Turbomolekularpumpe, weist mehrere mit einem Rotorelement (14) zusammenwirkende Statorscheiben (18) auf, die zwischen Rotorscheiben (16) angeordnet sind. Die Statorscheϊben (18) sind über Statorringe (20, 22) gehalten. Mindestens zwei der Statorringe (20) weisen Ausbuchtungen (24) auf, die über Halteelemente (28, 30) miteinander verbunden sind. Hierdurch ist eine Vormontage der Rotor-Stator-Anordnung (12) oder ein Anordnen der Rotor-Stator-Anordnung (12) in einem Gehäuse (10) möglich, wobei die Ausbuchtungen (24) im Bereich von Ecken (32) des Gehäuses (10) angeordnet sind.

Description

Stator-Rotor-Anordnunq für eine Vakuumpumpe sowie Vakuumpumpe
Die Erfindung betrifft eine Stator-Rotor-Anordnung für Vakuumpumpen, insbesondere für Turbomolekularpumpen.
Vakuumpumpen, wie Turbomolekularpumpen, weisen ein Rotorelement auf, das von Statorscheiben umgeben ist. Hierbei ragen die Statorscheiben zwischen die einzelnen Rotorscheiben des Rotorelements, wobei die Statorscheiben üblicherweise als Halbringe ausgebildet sind. In Rotor- Längsrichtung, die üblicherweise der Pumprichtung entspricht, sind die Statorscheiben hintereinander abwechselnd mit Rotorscheiben angeordnet. Zur Fixierung der Statorscheiben sind Statorringe vorgesehen. Eine Statorscheϊbe ist hierbei jeweils von zwei benachbarten Statorringen formschlüssig gehalten. Die Statorringe sind somit aufeinander gestapelt. Zur Montage müssen zwei eine Statorscheibe ausbildende Halbscheiben abwechselnd mit ringförmigen, das Statorelement umgebenden Statorringen angeordnet werden, wobei die Stator-Rotor-Anordnung sodann in einem Gehäuse mit einer zylindrischen Ausnehmung eingeführt wird. Die Montage ist somit äußerst aufwändig.
Aus EP 1 090 231 ist es bekannt, das Rotorelement zusammen mit den Statorscheiben und den Statorringen in einer zylindrischen Kartusche anzuordnen. Die Kartusche wird sodann in das Gehäuse eingesetzt. Hierdurch kann ein Vormontieren der Stator-Rotor-Anordnung in der Kartusche erfolgen. Zur Realisierung der Vormontage ist jedoch ein zusätzliches Bauteil in Form der Kartusche erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stator-Rotor-Anordnung zu schaffen, die auf einfache Weise vormontiert werden kann.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Stator-Rotor- Anordnung gemäß Anspruch 1 sowie eine Vakuumpumpe mit erfindungsgemäßer Stator-Rotor-Anordnung gemäß Anspruch 8.
Bei der erfϊndungsgemäßen Stator-Rotor-Anordnung weisen mindestens zwei der Statorringe jeweils mindestens zwei Ausbuchtungen bzw. Ausbeulungen, Auskragungen oder Ansätze auf. Die mindestens zwei Statorringe sind an den Ausbuchtungen über ein Halteelement miteinander verbunden. Durch das Verbinden von mindestens zwei Statorringen über Halteelemente erfolgt ein Fixieren sämtlicher zwischen diesen beiden Statorringen angeordneter weiterer Statorringe und Statorscheiben. Es ist somit möglich, mindestens zwei, insbesondere mehrere Statorringe und eine entsprechende Anzahl Statorscheiben zusammen mit dem Rotorelement vorzumontieren. Es handelt sich bei der Fixierung über die Halteelemente um eine vormontierte Baugruppe, die sodann einfach in das Pumpengehäuse eingesetzt werden kann. Hierdurch ist die Montage erheblich vereinfacht.
Vorzugsweise weisen zumindest die beiden äußeren Statorringe jeweils mindestens zwei Ausbuchtungen auf. Sämtliche zwischen den beiden äußeren Statorringen angeordneten Statorscheiben sind somit durch die beiden äußeren Statorringe, die über die Halteelemente miteinander verbunden sind, fixiert. Bei den Halteelementen kann es sich um Spannelemente, wie Schrauben, handein, so dass zum Fixieren der zwischen den beiden äußeren Statorringen angeordneten Statorringen und Statorscheiben die beiden äußeren Statorringe zusammengezogen werden können.
Vorzugsweise weisen die Ausbuchtungen Öffnungen auf, durch die das insbesondere stabförmige Halteelement geführt ist. Hierbei handelt es sich bei dem Halteelement vorzugsweise um eine Schraube, eine Gewindestange oder dergleichen.
Um eine möglichst gleichmäßige Kraftübertragung auf die Statorringe sicherzustellen und ein Verkippen der Statorringe zueinander bei der Montage zu vermeiden, sind vorzugsweise bei den Statorringen mit Ausbuchtungen jeweils mindestens drei, vorzugsweise vier Ausbuchtungen vorgesehen. Die Ausbuchtungen sind vorzugsweise um den Umfang des Statorrings gleichmäßig verteilt angeordnet. Bei Vorsehen von drei Ausbuchtungen weisen diese somit einen Winkel von 120° und beim Vorsehen von vier Ausbuchtungen einen Winkel von 90° zueinander auf.
Besonders bevorzugt ist es, dass nicht nur die beiden äußeren Statorringe sondern mehrere Statorringe, insbesondere alle Statorringe jeweils mindestens zwei Ausbuchtungen aufweisen. Ggf. können die Ausbuchtungen benachbarter Statorringe auch zueinander versetzt angeordnet sein, so dass beispielsweise nur die Ausbuchtungen jedes zweiten Statorrings miteinander verbunden sind.
Durch das erfindungsgemäße Vorsehen von Ausbuchtungen zur Verbindung mit den Halteelementen können die Statorringe zwischen den Ausbuchtungen eine geringere, insbesondere minimale Breite aufweisen. Die Breite der Statorringe zwischen den Ausbuchtungen kann, wie bei bekannten Statorringen, gewählt werden, da die Statorringe in diesem Bereich lediglich die erforderliche Steifigkeit aufweisen müssen, um die Statorscheiben lagegenau zu halten.
Ferner betrifft die Erfindung eine Vakuumpumpe, insbesondere eine Turbomolekularpumpe mit einem Gehäuse, in dem eine vorzugsweise vormontierte Stator-Rotor-Anordnung, wie vorstehend beschrieben, angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist es hierbei, dass die Stator-Rotor- Anordnung eine im wesentlichen zylindrische Grundform aufweist, wobei von der zylindrischen Grundform nach außen die Ausbuchtungen sowie die die Ausbuchtungen miteinander verbindenden Halteelemente vorstehen. Die vorzugsweise vormontierte Stator-Rotor-Anordnung ist sodann in einem rechteckigen, insbesondere quadratischen, Pumpengehäuse angeordnet. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Ausbuchtungen sowie die Halteelemente in den Ecken des Pumpengehäuses angeordnet sind. Die Ausbuchtungen und Halteelemente sind somit in einem Bereich des Pumpengehäuses angeordnet, bei dem es sich ansonsten um einen Totraum handelt. Dies hat den Vorteil, dass trotz des Vorsehens von Ausbuchtungen an den Statorringen das Pumpengehäuse nicht vergrößert werden muss. Es ist somit bei geringem Bauvolumen möglich, eine vormontierte Stator-Pumpen-Anordnung in einem relativ kleinen Pumpengehäuse anzuordnen. Insbesondere ist es möglich, die erfindungsgemäße Stator-Rotor-Anordnung in bestehende, unveränderte Pumpengehäuse einzusetzen. Dies ist auch gegenüber dem Vorsehen einer Kartusche vorteilhaft, da die Kartusche die Statorringe vollständig umgibt und somit ein größeres Pumpengehäuse notwendig ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen :
Fig. 1 eine schematische Längs-Schnittansicht einer erfindungsgemäßen
Stator-Rotor-Anordnung in einem Pumpengehäuse, und Fig. 2 eine schematϊsche Draufsicht eines erfindungsgemäßen
Statorrings innerhalb eines quadratischen Gehäuses.
In einem Pumpengehäuse 10 ist eine Stator-Rotor-Anordnung 12 angeordnet, wobei das Pumpengehäuse 10 im Bereich der Stator-Rotor-Anordnung 12 bzw. über dessen Länge einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweist.
Die Stator-Rotor-Anordnung weist ein Rotorelement 14 mit ringförmigen Rotorscheiben 16 auf, wobei das Rotorelement vorzugsweise einstückig ausgebildet ist. Zwischen den Rotorscheiben 16 sind Statorscheiben 18 angeordnet, die beispielsweise jeweils aus zwei Halbringen bestehen. Die Statorscheiben 18 sind von Statorringen 20, 22 gehalten. Hierbei sind im dargestellten Ausführungsbeispiel identisch ausgebildete Statorringe 22 zwischen zwei äußeren, wiederum gleich ausgebildeten Statorringen 20 angeordnet. Es ist auch möglich, dass sämtliche Statorringe entsprechend der Statorringe 20 erfindungsgemäß ausgebildet sind.
Die beiden äußeren Statorringe 20 weisen im dargestellten Ausführungsbeϊspiel vier Ausbuchtungen 24 auf. Jede Ausbuchtung 24 weist eine Öffnung 26 auf. Durch die Öffnungen 26 ist ein im dargestellten Ausführungsbeispiel ein als Schraube ausgebildetes Halteelement 28 gesteckt, das über eine Mutter 30 fixiert ist. Ansteile des Vorsehens einer Mutter 30 kann an der Öffnung 26 auch ein Innengewinde vorgesehen sein. Es ist somit möglich, nacheinander die einzelnen Statorringe 20, 22 und die zwischen den Rotorscheiben 16 angeordneten Statorscheiben 18 anzuordnen und über das Halteelement 28, 30 zu fixieren. Hierdurch kann eine Stator-Rotor-Anordnung vormontiert werden, die sodann in das Gehäuse 10 eingesetzt wird.
Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Ausbuchtungen 24 in Ecken 32 des Gehäuses angeordnet. Hierdurch ist es möglich, ein in den Außenabmessungen relativ kleines Gehäuse 10 vorzusehen und dennoch eine vormontierte Stator-Rotor-Anordnung zu verwenden.
Eine weitere Vereinfachung der Montage kann dadurch erzielt werden, dass sämtliche Statorringe 22 ebenfalls Ausbuchtungen 24 aufweisen. Hierdurch ist es ggf. auch möglich, die Statorringe bei der Montage auf senkrecht nach oben weisende Schraubenbolzen 28 aufzustecken, so dass deren Lage unmittelbar fixiert ist.

Claims

Patentansprüche
1. Stator-Rotor-Anordnung für eine Vakuumpumpe, insbesondere für eine Turbomolekularpumpe, mit
mehreren mit einem Rotorelement (14) zusammenwirkenden Statorscheiben (18), die in Rotorlängsrichtung hintereinander angeordnet sind, und
mehreren die Statorscheiben (18) haltenden Statorringen (20, 22),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
mindestens zwei Statorringe (20) jeweils mindestens zwei Ausbuchtungen (24) aufweisen und die mindestens zwei Statorringe (20) an den Ausbuchtungen (24) über ein Halteelement (28, 30) miteinander verbunden sind.
2. Stator-Rotor-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbuchtungen (24) der beiden äußeren Statorringe (20) miteinander verbunden sind.
3. Stator-Rotor-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbuchtungen (24) Öffnungen (26) aufweisen, durch die das insbesondere stabförmige Halteelement (28) geführt ist.
4. Stator-Rotor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei, vorzugsweise vier Ausbuchtungen (24) an mindestens zwei der Statorringe (20) vorgesehen sind, die vorzugsweise gleichmäßig am Umfang des Statorrings (20) verteilt angeordnet sind.
5. Stator-Rotor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Statorring (20, 22) mindestens zwei Ausbuchtungen (24) aufweist.
6. Stator-Rotor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement eine Spannschraube (28, 30) ist.
7. Stator-Rotor-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorringe (20) in Umfangsrichtung zwischen den Ausbuchtungen (24) eine geringere Breite aufweisen.
8. Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, mit einer in einem Gehäuse (10) angeordneten Stator-Rotor-Anordnung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
9. Vakuumpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbuchtungen (24) der eine im Wesentlichen zylindrische Grundform aufweisenden Stator-Rotor-Anordnung (12) in Ecken (32) des zumindest im Bereich der Stator-Rotor-Anordnung (12) rechteckigen Gehäuses angeordnet sind.
EP09782152A 2008-08-28 2009-08-25 Stator-rotor-anordnung für eine vakuumpumpe sowie vakuumpumpe Withdrawn EP2321535A1 (de)

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