EP3074636A1 - Rotor disc and rotor for a vacuum pump - Google Patents

Rotor disc and rotor for a vacuum pump

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EP3074636A1
EP3074636A1 EP14789582.5A EP14789582A EP3074636A1 EP 3074636 A1 EP3074636 A1 EP 3074636A1 EP 14789582 A EP14789582 A EP 14789582A EP 3074636 A1 EP3074636 A1 EP 3074636A1
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EP
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rotor
inner ring
rings
retaining
ring
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EP14789582.5A
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Oerlikon Leybold Vacuum GmbH
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    • F04D29/668—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps damping or preventing mechanical vibrations

Definitions

  • Vacuum pumps such as, in particular, turbocharged vacuum pumps, have a rotor shaft mounted in a pump housing.
  • the particular driven by an electric motor rotor shaft carries a rotor which is surrounded by a stator arranged in the pump housing.
  • Turbomolecular pumps in particular have several rotor disks.
  • the individual rotor disks have a plurality of rotor blades.
  • Stator disks of the stator surrounding the rotor are arranged between adjacent rotor disks, wherein the stator disks likewise have stator vanes.
  • the object of the invention is to provide a rotor disk and a rotor having a plurality of rotor disks, in which the occurrence of stresses, in particular on the inner ring of the rotor disk, is reduced.
  • the rotor disk according to the invention for a vacuum pump and in particular for a turbomolecular pump has a preferably substantially cylindrical inner ring. This is connected to radially outwardly extending wing elements and in particular integrally formed.
  • the inner ring has at least one expansion joint or a slot.
  • the provision of such expansion joint has the advantage that this thermal stresses can be compensated. Due to the provision of the slot, the occurrence of tangential stresses is reduced or possibly even completely avoided.
  • the occurrence of tangential stresses is at least significantly reduced by the provision according to the invention of an expansion joint. As a result, it is preferably possible to operate a rotor constructed from such rotor disks at higher rotational speeds.
  • the at least one inner ring is surrounded by a retaining ring for fixing.
  • the retaining ring is in particular a reinforcing ring, which is preferably made of fiber-reinforced plastic, such as CFRP.
  • the retaining rings are at least partially formed and arranged such that a retaining ring surrounds each two adjacent inner rings of the rotor disks.
  • the retaining ring surrounds two adjacent inner rings in the longitudinal direction in each case partially.
  • an inner ring is thus fixed in a preferred embodiment by two retaining rings.
  • the retaining rings protrude in the longitudinal direction partially over the inner ring.
  • a part of the inner ring in the longitudinal direction is not surrounded by a retaining ring, wherein in this region of the inner ring the wing elements are connected to the inner ring, in particular integrally formed.
  • the retaining ring covers the recesses forming the taper. A part of the retaining ring is thus on the top or bottom of the wing elements. In this way, a good damping of vibrations of the wing elements can be realized. It is particularly preferred in this embodiment that the retaining rings have fiber-reinforced plastic, wherein it is particularly preferred to form the retaining rings as CFRP tubes.
  • the carrier element 22 has at its in FIG. 3 lower end a stepped holding lug 24 with a step 26 on.
  • five rotor disks 10 are arranged on an outer side 28 of the carrier element in the longitudinal direction in the illustrated embodiment.
  • the rotor disks 10 each have a slot or an expansion joint 30 (Fig. 1).
  • the inner rings 12 of the rotor disks 10 of Gartial. Surrounding reinforcing rings 32.
  • a slot 30 having inner rings 10 are pressed together and inserted into the formed as a closed rings retaining rings 32.
  • a retaining ring 32 in each case surrounds two ring elements 18 of two adjacent inner rings 12 with the exception of the two outer inner rings 12.
  • the lower retaining ring 32 in FIG. 3 surrounds the ring element 18 of the lower inner ring 12 and the step 26 of the retaining projection 24 of the support element 22 on the one hand.
  • stator disks arranged between the rotor disks 10 are in this case formed as closed rings and are already arranged between them during assembly of the rotor disks. It is also possible that these are, for example, two-part stator disks, which are inserted from the outside between two adjacent rotor disks 10 after complete assembly of the rotor.

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Abstract

The invention relates to a rotor disc for a vacuum pump, in particular a turbo molecular pump, having an inner ring (12). The inner ring (12) is connected to a plurality of wing elements (16) extending radially outward. According to the invention, the inner ring (12) has at least one expansion joint (30). For assembly, the inner ring (12) can be surrounded by a retaining ring (32) and arranged on a hollow cylindrical carrier element (22) as applicable.

Description

Rotorscheibe sowie Rotor für eine Vakuumpumpe  Rotor disc and rotor for a vacuum pump
Die Erfindung betrifft eine Rotorscheibe für eine Vakuumpumpe, insbesondere eine Turbomolekularpumpe, sowie einen Rotor, der derartige Rotorscheiben aufweist. The invention relates to a rotor disk for a vacuum pump, in particular a turbomolecular pump, and a rotor having such rotor disks.
Vakuumpumpen, wie insbesondere Turbomoiekuiar-Vakuumpumpen, weisen eine in einem Pumpengehäuse gelagerte Rotorwelle auf. Die insbesondere von einem Elektromotor angetriebene Rotorwelle trägt einen Rotor, der von einem in dem Pumpengehäuse angeordneten Stator umgeben ist. Insbesondere Turbomolekularpumpen weisen mehrere Rotorscheiben auf. Die einzelnen Rotorscheiben weisen mehrere Rotorflügel auf. Zwischen benachbarten Rotorscheiben sind jeweils Statorscheiben des den Rotor umgebenden Stators angeordnet, wobei die Statorscheiben ebenfalls Statorflügel aufweisen. Vacuum pumps, such as, in particular, turbocharged vacuum pumps, have a rotor shaft mounted in a pump housing. The particular driven by an electric motor rotor shaft carries a rotor which is surrounded by a stator arranged in the pump housing. Turbomolecular pumps in particular have several rotor disks. The individual rotor disks have a plurality of rotor blades. Stator disks of the stator surrounding the rotor are arranged between adjacent rotor disks, wherein the stator disks likewise have stator vanes.
Es ist bekannt, den Rotor einer Turbomolekularpumpe einstückig herzustellen. Hierbei werden die einzelnen Rotorscheiben, insbesondere durch Fräsen, aus dem Vollen hergestellt. Hierbei handelt es sich um ein äußerst langwieriges und teures Verfahren. Die Statorscheiben sind bei derartigen Rotoren meist zweiteilig, so dass diese von außen zwischen zwei benachbarte Rotorscheiben eingesetzt werden können. It is known to make the rotor of a turbomolecular pump in one piece. In this case, the individual rotor disks, in particular by milling, are made from solid. This is a very lengthy and expensive process. The stator discs are usually in two parts in such rotors, so that they can be used from the outside between two adjacent rotor discs.
Des Weiteren ist es aus DE 10 2007 048 703 bekannt, einen Rotor für eine Turbomolekularpumpe aus einzelnen Rotorscheiben zusammenzusetzen. Hierbei sind die einzelnen Rotorscheiben, die insbesondere jeweils eine Ebene an Rotorflügeln aufweisen, über Armierungsringe miteinander verbunden. Die Armierungsringe umgeben hierbei jeweils einen Innenring der Rotorscheibe. Ein aus mehreren Rotorscheiben aufgebauter Rotor einer Vakuumpumpe wird durch mechanische Fügeverfahren hergestellt. Hierzu weist der Innenring der Rotorscheibe gegenüber dem Armierungsring ein Übermaß auf. Das Fügen erfolgt sodann durch Aufheizen bzw. Kühlen der miteinander zu fügenden Bauteile und anschließendes Verpressen. Dies weist den Nachteil auf, dass durch den Fügeprozess Spannungen in den Innenring bzw. die Nabe der Rotorscheibe eingebracht werden. Weitere Spannungen treten aufgrund der hohen Fliehkräfte sowie auch der thermisch unterschiedlichen Ausdehnungen von Rotorscheibe und Armierungsring im Betrieb auf. Furthermore, it is known from DE 10 2007 048 703 to assemble a rotor for a turbomolecular pump from individual rotor disks. In this case, the individual rotor disks, which in particular each have a plane of rotor blades, are connected to one another via reinforcing rings. The reinforcing rings each surround an inner ring of the rotor disk. A rotor of a vacuum pump constructed of several rotor disks is produced by mechanical joining methods. For this purpose, the inner ring of the rotor disk with respect to the reinforcing ring to an excess. The joining then takes place by heating or cooling of the components to be joined together and subsequent pressing. This has the disadvantage that stresses are introduced into the inner ring or the hub of the rotor disk by the joining process. Further stresses occur due to the high centrifugal forces as well as the thermally different expansions of rotor disk and reinforcing ring during operation.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rotorscheibe sowie einen mehrere Rotorscheiben aufweisenden Rotor zu schaffen, bei dem das Auftreten von Spannungen, insbesondere am Innenring der Rotorscheibe, verringert ist. The object of the invention is to provide a rotor disk and a rotor having a plurality of rotor disks, in which the occurrence of stresses, in particular on the inner ring of the rotor disk, is reduced.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Rotorscheibe gemäß Anspruch 1 bzw. einen Rotor gemäß Anspruch 4. The object is achieved by a rotor disk according to claim 1 and a rotor according to claim 4.
Die erfindungsgemäße Rotorscheibe für eine Vakuumpumpe und insbesondere für eine Turbomolekularpumpe weist einen vorzugsweise im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Innenring auf. Dieser ist mit sich radial nach außen erstreckenden Flügelelementen verbunden und insbesondere einstückig ausgebildet. Erfindungsgemäß weist der Innenring mindestens eine Dehnungsfuge bzw. einen Schlitz auf. Das Vorsehen einer derartigen Dehnungsfuge weist den Vorteil auf, dass hierdurch thermische Spannungen ausgeglichen werden können. Aufgrund des Vorsehens des Schlitzes ist das Auftreten von Tangentialspannungen reduziert oder ggf. sogar vollständig vermieden. Insbesondere im äußeren Bereich des Innenrings, d .h. insbesondere an den Übergängen zwischen dem Innenring und den Flügelelementen, ist das Auftreten von Tangentialspannungen durch das erfindungsgemäße Vorsehen einer Dehnfuge zumindest deutlich reduziert. Hierdurch ist vorzugsweise ein Betrieb eines aus derartigen Rotorscheiben aufgebauten Rotors mit höheren Drehzahlen möglich . The rotor disk according to the invention for a vacuum pump and in particular for a turbomolecular pump has a preferably substantially cylindrical inner ring. This is connected to radially outwardly extending wing elements and in particular integrally formed. According to the invention, the inner ring has at least one expansion joint or a slot. The provision of such expansion joint has the advantage that this thermal stresses can be compensated. Due to the provision of the slot, the occurrence of tangential stresses is reduced or possibly even completely avoided. In particular, in the outer region of the inner ring, d .h. in particular at the transitions between the inner ring and the wing elements, the occurrence of tangential stresses is at least significantly reduced by the provision according to the invention of an expansion joint. As a result, it is preferably possible to operate a rotor constructed from such rotor disks at higher rotational speeds.
Die Dehnungsfuge bzw. der Schlitz erstreckt sich vorzugsweise parallel zu den Flügeln über die gesamte Breite des Innenrings. Der Innenring der Rotorscheibe ist somit vollständig geschlitzt. Besonders bevorzugt ist es, dass der Schlitz bzw. die Dehnungsfuge geneigt ist. Insbesondere ist die Neigung derart ausgebildet, dass ein Beschädigen der Flügelelemente durch den Schlitz vermieden ist. In besonders bevorzugter Ausführungsform ist die Dehnungsfuge bzw. der Schlitz daher schräg angeordnet und weist insbesondere die Neigung des Flügels auf. Relevant ist bei einer sich ändernden Neigung des Flügels die Flügelneigung im Bereich des Flügelfußes, d .h. im Übergangsbereich der Verbindung der Flügelelemente mit dem Innenring. The expansion joint or the slot preferably extends parallel to the wings over the entire width of the inner ring. The inner ring of the rotor disk is thus completely slotted. It is particularly preferred that the slot or the expansion joint is inclined. In particular, the inclination is designed such that damaging the wing elements is avoided by the slot. In a particularly preferred embodiment, the expansion joint or the slot is therefore arranged obliquely and in particular has the inclination of the wing. In the case of a changing inclination of the wing, the wing inclination in the area of the blade root is relevant, ie. in the transition region of the connection of the wing elements with the inner ring.
In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Rotorscheibe können auch mehrere Dehnungsfugen bzw. mehrere Schlitze vorgesehen sein. Vorzugsweise sind die Dehnungsfugen gleichmäßig am Umfang des Innenrings verteilt angeordnet. Hierbei können die einzelnen Innenring-Segmente ggf. jeweils nur ein Flügelelement tragen, so dass ein aus einer Vielzahl von Innenring-Segmenten zusammengesetzter Innenring vorgesehen ist. Die einzelnen Innenring-Segmente können durch Verbindungselemente miteinander verbunden sein. Beispielsweise können in den Schlitzen bzw. Dehnungsfugen aus einem Elastomer hergestellte Verbindungselemente vorgesehen sein. Außerdem ist ein Verbinden der einzelnen Innenring- Segmente bei der Montage zu einem Rotor möglich . Durch die Segmentierung des Innenrings wird die Neigung zur Unwucht durch einseitiges Dehnen reduziert bzw. unterbunden. Ferner hat das Vorsehen mehrerer, insbesondere gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneter Dehnungsfugen den Vorteil, dass die Spannungen besser ausgeglichen werden und die Verformung einzelner Segmente jeweils kleiner ist als die Verformung eines gesamten Ringsegments mit nur einem Schlitz. In a preferred development of the rotor disk according to the invention, it is also possible to provide a plurality of expansion joints or a plurality of slots. Preferably, the expansion joints are evenly distributed around the circumference of the inner ring. In this case, the individual inner ring segments may possibly each carry only one wing element, so that an inner ring composed of a plurality of inner ring segments is provided. The individual inner ring segments can be interconnected by connecting elements. For example, connecting elements made of an elastomer may be provided in the slots or expansion joints. In addition, a connection of the individual inner ring segments during assembly to a rotor is possible. By segmenting the inner ring, the tendency to unbalance is reduced or prevented by unilateral stretching. Furthermore, the provision of several, in particular evenly distributed on the circumference arranged expansion joints has the advantage that the stresses are better balanced and the deformation of individual segments is in each case smaller than the deformation of an entire ring segment with only one slot.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rotorscheibe sind die Flügelelemente im Bereich des Flügelfußes d .h. im Übergangsbereich zwischen den Flügelelementen und dem Innenring verjüngt. Insbesondere ist die Verjüngung durch sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite vorgesehene Ausnehmungen realisiert. Diese Ausnehmungen sind vorzugsweise spiegelsymmetrisch ausgebildet, um Unwuchten zu vermeiden. Die Ausnehmungen sind somit spiegelsymmetrisch zu einer Mittellinie der Flügelelemente bzw. zu einer mittleren Flügelebene. Das Vorsehen einer Verjüngung der Flügelelemente im Bereich des Flügelfußes hat positive Auswirkungen auf gegebenenfalls auftretende Schwingungen der Flügelelemente. Dies ist insbesondere in montiertem Zustand vorteilhaft. In a further particularly preferred embodiment of the rotor disk according to the invention, the wing elements are in the region of the blade root d .h. tapers in the transition region between the wing elements and the inner ring. In particular, the taper is realized by provided on both the top and at the bottom recesses. These recesses are preferably mirror-symmetrical in order to avoid imbalances. The recesses are thus mirror-symmetrical to a center line of the wing elements or to a central wing plane. The provision of a taper of the wing elements in the area of the blade foot has positive effects on possibly occurring vibrations of the wing elements. This is particularly advantageous when mounted.
Ferner betrifft die Erfindung einen Rotor für eine Vakuumpumpe, insbesondere eine Turbomolekularpumpe. Der Rotor weist mehrere in Längsrichtung des Rotors bzw. in Längsrichtung einer Rotorwelle angeordnete Rotorscheiben auf, die vorzugsweise wie vorstehend beschrieben ausgebildet sind. Furthermore, the invention relates to a rotor for a vacuum pump, in particular a turbomolecular pump. The rotor has a plurality of rotor disks arranged in the longitudinal direction of the rotor or in the longitudinal direction of a rotor shaft, which are preferably designed as described above.
Vorzugsweise ist der mindestens eine Innenring von einem Haltering zur Fixierung umgeben. Bei dem Haltering handelt es sich insbesondere um einen Armierungsring, der vorzugsweise aus faserverstärktem Kunststoff, wie CFK, hergestellt ist. Vorzugsweise sind die Halteringe zumindest teilweise derart ausgebildet und angeordnet, dass ein Haltering jeweils zwei benachbarte Innenringe der Rotorscheiben umgibt. Hierbei umgibt der Haltering zwei benachbarte Innenringe in Längsrichtung jeweils teilweise. Insbesondere ist ein Innenring in bevorzugter Ausführungsform somit durch zwei Halteringe fixiert. Die Halteringe ragen in Längsrichtung jeweils teilweise über den Innenring. Insbesondere ist ein Teil des Innenrings in Längsrichtung hierbei nicht von einem Haltering umgeben, wobei in diesem Bereich des Innenrings die Flügelelemente mit dem Innenring verbunden, insbesondere einstückig ausgebildet sind. Preferably, the at least one inner ring is surrounded by a retaining ring for fixing. The retaining ring is in particular a reinforcing ring, which is preferably made of fiber-reinforced plastic, such as CFRP. Preferably, the retaining rings are at least partially formed and arranged such that a retaining ring surrounds each two adjacent inner rings of the rotor disks. Here, the retaining ring surrounds two adjacent inner rings in the longitudinal direction in each case partially. In particular, an inner ring is thus fixed in a preferred embodiment by two retaining rings. The retaining rings protrude in the longitudinal direction partially over the inner ring. In particular, a part of the inner ring in the longitudinal direction is not surrounded by a retaining ring, wherein in this region of the inner ring the wing elements are connected to the inner ring, in particular integrally formed.
Bei der bevorzugten Weiterbildung der Rotorscheibe, bei der die Flügelelemente am Flügelfuß verjüngt sind, kann durch das Vorsehen des Halterings eine Dämpfung erfolgen. Die Flügelelemente werden je nach Betriebszustand gegebenenfalls in Schwingungen versetzt. Diese Schwingungen können durch den Haltering reduziert werden. Der Haltering hat bei dieser Ausführungsform somit die Zusatzfunktion eines Dämpfers. In the preferred embodiment of the rotor disk, in which the wing elements are tapered at the blade root, damping can be achieved by providing the retaining ring. The wing elements are optionally vibrated depending on the operating condition. These vibrations can be reduced by the retaining ring. The retaining ring thus has the additional function of a damper in this embodiment.
Besonders bevorzugt ist es, dass der Haltering die die Verjüngung ausbildenden Ausnehmungen überdeckt. Ein Teil des Halterings liegt somit an der Oberseite bzw. Unterseite der Flügelelemente an. Hierdurch kann eine gute Dämpfung von Schwingungen der Flügelelemente realisiert werden. Besonders bevorzugt ist es bei dieser Ausführungsform, dass die Halteringe faserverstärkten Kunststoff aufweisen, wobei es besonders bevorzugt ist, die Halteringe als CFK-Rohre auszubilden. It is particularly preferred that the retaining ring covers the recesses forming the taper. A part of the retaining ring is thus on the top or bottom of the wing elements. In this way, a good damping of vibrations of the wing elements can be realized. It is particularly preferred in this embodiment that the retaining rings have fiber-reinforced plastic, wherein it is particularly preferred to form the retaining rings as CFRP tubes.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Innenringe mehrteilig ausgebildet sind, ist vorzugsweise innerhalb des Innenrings ein Spannelement vorgesehen. Das Spannelement drückt hierbei die einzelnen Innenring-Segmente gegen den Haltering, so dass eine definierte Lage der Innenring-Segmente gewährleistet ist. In a further preferred embodiment of the invention, in which the inner rings are formed in several parts, a clamping element is preferably provided within the inner ring. The clamping element presses the individual inner ring segments against the retaining ring, so that a defined position of the inner ring segments is ensured.
Es ist möglich, dass die Innenringe in Verbindung mit den Halteringen und ggf. zusätzlich mit den Spannelementen eine selbsttragende Konstruktion bilden. Bevorzugt ist es, zusätzlich ein Trägerelement innerhalb der Innenringe vorzusehen. Bei dem Trägerelement kann es sich um die Rotorwelle selbst oder ein mit der Rotorwelle zu verbindendes Element handeln. Ein derartiges mit der Rotorwelle zu verbindendes Element ist vorzugsweise als Hohlzylinder ausgebildet, so dass die Rotorwelle zumindest teilweise in den Hohlzylinder ragt, wobei der Hohlzylinder sodann die Innenringe trägt. Das insbesondere als Hohlzylinder ausgebildete Trägerelement weist in bevorzugter Weiterbildung einen radial nach außen weisenden, vorzugsweise ringförmig ausgebildeten Halteansatz auf. Durch diesen ebenfalls stufenförmig ausgebildeten Halteansatz ist insbesondere die Lage eines in Längsrichtung äußeren Innenrings und/ oder eines in Längsrichtung äußeren Halterings definiert. It is possible that the inner rings in conjunction with the retaining rings and possibly additionally with the clamping elements form a self-supporting construction. It is preferred to additionally provide a carrier element within the inner rings. The carrier element may be the rotor shaft itself or an element to be connected to the rotor shaft. Such an element to be connected to the rotor shaft is preferably designed as a hollow cylinder, so that the rotor shaft projects at least partially into the hollow cylinder, wherein the hollow cylinder then carries the inner rings. The carrier element, which is designed in particular as a hollow cylinder, has, in a preferred embodiment, a holding projection pointing radially outward, preferably annular. In particular, the position of a longitudinally outer inner ring and / or a retaining ring which is outer in the longitudinal direction is defined by this retaining step, which is likewise stepped.
Des Weiteren kann das insbesondere als Hohlzylinder ausgebildete Trägerelement eine in Längsrichtung vorgesehene Öffnung aufweisen, die von einem Deckelelement zumindest teilweise verschlossen ist. Das Deckelelement kann hierbei dazu dienen, wiederum einen äußeren Innenring und/ oder einen äußeren Haltering zu fixieren. Hierbei kann das Deckelelement wiederum einen stufenförmigen radial nach außen weisenden Ansatz aufweisen. Das Deckelelement dient insbesondere zur lagegenauen Fixierung der Innenringe und der Halteringe auf dem Trägerelement. Furthermore, the carrier element designed in particular as a hollow cylinder may have an opening provided in the longitudinal direction which is at least partially closed by a cover element. The cover element may in this case serve to fix an outer inner ring and / or an outer retaining ring. In this case, the lid member may in turn have a step-shaped radially outwardly facing approach. The cover element is used in particular for positionally accurate fixation of the inner rings and the retaining rings on the support element.
Zur Montage eines eine Dehnungsfuge aufweisenden Innenrings ist es möglich, diese geringfügig zusammenzudrücken und in den Haltering einzusetzen, so dass die Innenringe aufgrund der Eigenspannung in dem Haltering fixiert sind . Bei mehrteiligen Innenringen sind die einzelnen Innenring-Segmente durch ein Spannelement gegen eine Innenseite der Halteringe gedrückt. To mount an expansion joint having an inner ring, it is possible to slightly compress them and insert it into the retaining ring, so that the inner rings are fixed due to the residual stress in the retaining ring. In multi-part inner rings, the individual inner ring segments are pressed by a clamping element against an inner side of the retaining rings.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert: The invention will be explained in more detail below with reference to preferred embodiments with reference to the accompanying drawings:
Es zeigen : Show it :
Fig. 1 eine schematische Draufsicht einer Rotorscheibe, Fig. 2 eine schematische Schnittansicht der in Fig. 1 dargestellten1 is a schematic plan view of a rotor disk, Fig. 2 is a schematic sectional view of that shown in Fig. 1
Rotorscheibe in Richtung der Pfeile II-II in Fig . 1, Rotor disk in the direction of the arrows II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht eines Rotors, der mehrere der in den Fign. 1 und 2 dargestellten Rotorscheiben aufweist, Fig. 3 is a schematic sectional view of a rotor, the more of the in Figs. 1 and 2 rotor disks shown,
Fig. 4 eine schematische Schnittansicht einer weiteren bevorzugten Fig. 4 is a schematic sectional view of another preferred
Ausführungsform eines mehrere Innenring-Segmente aufweisenden Rotors, und  Embodiment of a plurality of inner ring segments having rotor, and
Fig. 5 eine vergrößerte Teil-Schnittansicht einer weiteren bevorzugten Fig. 5 is an enlarged partial sectional view of another preferred
Ausführungsform eines erfindungsgemäß aufgebauten Rotors.  Embodiment of a rotor constructed according to the invention.
Eine erfindungsgemäße Rotorscheibe 10 weist einen Innenring 12 auf, an dessen Außenseite 14 mehrere gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnete Flügelelemente 16 angeordnet sind. Die Flügelelemente 16 sind hierbei insbesondere einstückig mit dem Innenring 12 verbunden. Der Innenring 12 weist in Schnittansicht (Fig . 2) zwei im Wesentlichen zylindrisch ausgebildete Ringelemente 18 auf, wobei zwischen den beiden Ringelementen 18 jeweils die Flügelelemente 16 mit dem Ringelement 12 verbunden sind . A rotor disk 10 according to the invention has an inner ring 12, on the outer side 14 of which a plurality of wing elements 16 distributed uniformly around the circumference are arranged. The wing elements 16 are in this case in particular integrally connected to the inner ring 12. The inner ring 12 has, in a sectional view (FIG. 2), two essentially cylindrical ring elements 18, wherein the wing elements 16 are each connected to the ring element 12 between the two ring elements 18.
Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines Rotors (Fig. 3) sind mehrere der in den Fign . 1 und 2 dargestellten Rotorscheiben in Längsrichtung 20 auf einem Trägerelement 22 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Trägerelement 22 hohlzylindrisch ausgebildet, so dass dies auf eine nicht dargestellte Rotorwelle aufgesteckt und auf dieser fixiert werden kann. In a first preferred embodiment of a rotor (Figure 3), a plurality of those shown in Figs. 1 and 2 rotor disks 20 arranged on a support element 22 in the longitudinal direction. In the illustrated embodiment, the support member 22 is formed as a hollow cylinder, so that this can be plugged onto a rotor shaft, not shown, and fixed on this.
Das Trägerelement 22 weist an seinem in Fig . 3 unteren Ende einen gestuften Halteansatz 24 mit einer Stufe 26 auf. In Längsrichtung 22 sind auf einer Außenseite 28 des Trägerelements in Längsrichtung im dargestellten Ausführungsbeispiel fünf Rotorscheiben 10 angeordnet. Die Rotorscheiben 10 weisen jeweils einen Schlitz bzw. eine Dehnungsfuge 30 (Fig. 1) auf. In montiertem Zustand sind die Innenringe 12 der Rotorscheiben 10 von Haltebzw. Armierungsringen 32 umgeben. Zur Montage werden die einen Schlitz 30 aufweisenden Innenringe 10 zusammengepresst und in die als geschlossene Ringe ausgebildeten Halteringe 32 eingefügt. Ein Haltering 32 umgibt hierbei jeweils zwei Ringelemente 18 zweier benachbarter Innenringe 12 mit Ausnahme der beiden äußeren Innenringe 12. Der in Fig. 3 untere Haltering 32 umgibt einerseits das Ringelement 18 des unteren Innenrings 12 sowie die Stufe 26 des Halteansatzes 24 des Trägerelements 22. The carrier element 22 has at its in FIG. 3 lower end a stepped holding lug 24 with a step 26 on. In the longitudinal direction 22, five rotor disks 10 are arranged on an outer side 28 of the carrier element in the longitudinal direction in the illustrated embodiment. The rotor disks 10 each have a slot or an expansion joint 30 (Fig. 1). In the assembled state, the inner rings 12 of the rotor disks 10 of Haltebzw. Surrounding reinforcing rings 32. For assembly, a slot 30 having inner rings 10 are pressed together and inserted into the formed as a closed rings retaining rings 32. A retaining ring 32 in each case surrounds two ring elements 18 of two adjacent inner rings 12 with the exception of the two outer inner rings 12. The lower retaining ring 32 in FIG. 3 surrounds the ring element 18 of the lower inner ring 12 and the step 26 of the retaining projection 24 of the support element 22 on the one hand.
Die ggf. vormontierten Rotorscheiben 10 können zusammen mit den Halteringen 32 in Fig. 3 von oben auf das Trägerelement 22 aufgesteckt werden. Zwischen den Rotorscheiben 10 angeordnete Statorscheiben sind hierbei ggf. als geschlossene Ringe ausgebildet und werden bei der Montage der Rotorscheiben bereits zwischen diesen angeordnet. Ebenfalls ist es möglich, dass es sich um beispielsweise zweiteilige Statorscheiben handelt, die nach kompletter Montage des Rotors von außen zwischen zwei benachbarte Rotorscheiben 10 eingefügt werden. The possibly pre-assembled rotor disks 10 can be plugged together with the retaining rings 32 in FIG. 3 from above onto the carrier element 22. If necessary, stator disks arranged between the rotor disks 10 are in this case formed as closed rings and are already arranged between them during assembly of the rotor disks. It is also possible that these are, for example, two-part stator disks, which are inserted from the outside between two adjacent rotor disks 10 after complete assembly of the rotor.
Die in Fig . 3 obere Rotorscheibe 10 wird über einen oberen Haltering mit einem Deckelelement 34 verbunden. Hierzu weist das Deckelelement 34 einen Halteansatz 36 auf, der im dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls eine Stufe 38 aufweist. The in Fig. 3 upper rotor disk 10 is connected via an upper retaining ring with a cover member 34. For this purpose, the cover element 34 has a holding projection 36, which likewise has a step 38 in the exemplary embodiment shown.
Der obere Haltering 32 liegt somit an dem Ringelement 18 des oberen Innenrings 12 und an der Stufe 38 des Halteansatzes 36 des Deckelelements 34 an. Der Deckel 34 ist in eine Öffnung 40 des als Hohlzylinder ausgebildeten Trägerelements 22 eingesetzt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Deckel 34 eine Bohrung 42 auf. Durch diese kann beispielsweise mittels einer Schraube ein Fixieren des Rotors an einer Stirnseite einer in das Trägerelement 22 eingesetzten Rotorwelle erfolgen. Auf den in Fig . 3 oberen Haltering 32 und den in Fig. 3 unteren Haltering 32 wirken im Betrieb nur die Kräfte einer Rotorscheibe. Es kann daher gegebenenfalls zweckmäßig sein, diese Halteringe anders auszugestalten, um insbesondere ein Verkippen der Rotorscheiben 10 aufgrund der auftretenden Spannungen und Belastungen zu vermeiden. Dies könnte beispielsweise durch Verringern, insbesondere Halbieren der Breite des oberen Halterings 32 und des unteren Halterings 32 erfolgen. The upper retaining ring 32 thus abuts against the ring element 18 of the upper inner ring 12 and on the step 38 of the retaining lug 36 of the cover element 34. The cover 34 is inserted into an opening 40 of the carrier element 22 designed as a hollow cylinder. In the illustrated embodiment, the lid 34 has a bore 42. By means of this, for example by means of a screw, the rotor can be fixed to an end face of a rotor shaft inserted into the carrier element 22. On the in Fig. 3 upper retaining ring 32 and the lower in Fig. 3 retaining ring 32 act in operation only the forces of a rotor disk. It may therefore be expedient to design these retaining rings differently, in particular to avoid tilting of the rotor disks 10 due to the stresses and strains occurring. This could be done, for example, by reducing, in particular halving, the width of the upper retaining ring 32 and the lower retaining ring 32.
Bei der weiteren in Fig. 4 dargestellten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotors sind ähnliche oder identische Bauteile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. In the case of the further preferred embodiment of the rotor according to the invention shown in FIG. 4, similar or identical components are identified by the same reference numerals.
Diese Ausführungsform weist den wesentlichen Unterschied auf, dass die Rotorscheiben nicht nur einen Schlitz 30 sondern mehrere Schlitze aufweisen, so dass einzelne Rotorsegmente bzw. Innenring-Segmente vorgesehen sind. Die einzelnen Rotorsegmente 42 bilden in zusammengesetzter Form sodann wiederum eine Rotorscheibe, die der Rotorscheibe 10 in ihrer Funktion entspricht. Um ein sicheres Anordnen der Innenring-Segmente der Rotorscheibensegmente 42 zu gewährleisten ist an der Innenseite der Innenringsegmente 44 eine Ausnehmung angeordnet, in der ein Spannelement 46 angeordnet ist. Das Spannelement ist insbesondere ringförmig ausgebildet. Im Übrigen erfolgt die Montage und Anordnung der einzelnen Elemente entsprechend der anhand Fig . 3 beschriebenen Ausführungsform. This embodiment has the essential difference that the rotor disks have not only one slot 30 but a plurality of slots, so that individual rotor segments or inner ring segments are provided. The individual rotor segments 42 in composite form then again form a rotor disk which corresponds to the rotor disk 10 in its function. In order to ensure a secure arrangement of the inner ring segments of the rotor disk segments 42, a recess is arranged on the inner side of the inner ring segments 44, in which a clamping element 46 is arranged. The clamping element is in particular annular. Otherwise, the assembly and arrangement of the individual elements takes place in accordance with FIG. 3 described embodiment.
Bei der weiteren in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform sind ähnliche oder identische Bauteile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Der wesentliche Unterschied dieser Ausführungsform besteht in der Ausgestaltung der Rotorscheiben. Diese weisen zunächst wiederum einen Innenring 12 auf, der mit den Flügelelementen 16 verbunden ist. Anstelle des Innenrings 12 kann auch ein der Ausgestaltung des Innenrings 44 (Fig. 4) entsprechender Innenring vorgesehen sein. Im Bereich eines Flügelfußes 48, d .h. im Übergangsbereich zwischen dem Innenring 12 und dem Flügelelement 16 ist eine Verjüngung vorgesehen . Diese ist im dargestellten Ausführungsbeispiel je Flügelelement 16 durch zwei einander gegenüberliegende Ausnehmungen 50 ausgebildet. Die Ausnehmungen 50 sind als umlaufende ringförmige rinnenartige Ausnehmungen ausgebildet. Die Ausnehmungen 50 sind zu einer Mittellinie 52 des Flügelelements 16 spiegelsymmetrisch ausgestaltet. In the other embodiment shown in FIG. 5, similar or identical components are identified by the same reference numerals. The essential difference of this embodiment is the design of the rotor disks. These, in turn, initially have an inner ring 12, which is connected to the wing elements 16. Instead of the inner ring 12, an inner ring 44 corresponding to the configuration of the inner ring 44 (FIG. In the area of a wing foot 48, d .h. in the transition region between the inner ring 12 and the wing member 16 is a rejuvenation provided. This is formed in the illustrated embodiment, each wing element 16 by two opposing recesses 50. The recesses 50 are formed as circumferential annular groove-like recesses. The recesses 50 are designed mirror-symmetrically to a center line 52 of the wing member 16.
Die radiale Breite der Halteringe 32, bei denen es sich insbesondere um CFK- Rohre handelt, ist derart gewählt, dass die Halteringe 32 die Ausnehmungen 50 vollständig überdecken. Insbesondere liegen die Halteringe 32 an einer Oberseite 54 und einer Unterseite 56 der Flügelelemente an. Diese Anlage erfolgt vorzugsweise über mehrere Millimeter. Aufgrund der Anlage der Halteringe 32 an der Oberseite 54 sowie der Unterseite 56 der Flügelelemente 16 wirken die Halteringe 32 zusätzlich als Dämpfungselemente. The radial width of the retaining rings 32, which are in particular CFK tubes, is selected such that the retaining rings 32 completely cover the recesses 50. In particular, the retaining rings 32 bear against an upper side 54 and an underside 56 of the wing elements. This system is preferably over several millimeters. Due to the abutment of the retaining rings 32 on the upper side 54 and the underside 56 of the wing elements 16, the retaining rings 32 additionally act as damping elements.
Die Montage der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform erfolgt entsprechend der anhand Fig. 3 beschriebenen Montage. The assembly of the embodiment shown in Fig. 5 is carried out according to the assembly described with reference to FIG.

Claims

Ansprüche claims
Rotorscheibe für eine Vakuumpumpe, insbesondere eine Turbomolekularpumpe, mit einem Innenring (12, 44) und mehreren sich radial nach außen erstreckenden mit dem Innenring (12, 44) verbundenen Flügelelementen (16), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Innenring (12, 44) mindestens eine Dehnungsfuge (30) aufweist. Rotor disc for a vacuum pump, in particular a turbomolecular pump, with an inner ring (12, 44) and a plurality of radially outwardly extending with the inner ring (12, 44) connected wing elements (16), characterized in that the inner ring (12, 44) at least one Expansion joint (30).
Rotorscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens eine Dehnungsfuge (30) über die gesamte Breite des Innenrings (12, 44) erstreckt, wobei die Dehnungsfuge (30) vorzugsweise schräg, insbesondere entsprechend der Flügelneigung verläuft. Rotor disc according to claim 1, characterized in that extending at least one expansion joint (30) over the entire width of the inner ring (12, 44), wherein the expansion joint (30) preferably obliquely, in particular according to the blade pitch.
Rotorscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Dehnungsfugen (30) gleichmäßig am Umfang des Innenrings (12, 44) verteilt vorgesehen sind . Rotor disc according to claim 1 or 2, characterized in that a plurality of expansion joints (30) are provided uniformly distributed on the circumference of the inner ring (12, 44).
Rotorscheibe nach einem der Ansprüche 1 -3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelelemente (16) am Flügelfuß (48) verjüngt sind. Rotor disc according to one of claims 1 -3, characterized in that the wing elements (16) are tapered at the blade root (48).
Rotorscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelelemente (16) zur Verjüngung an einer Oberseite (54) und einer Unterseite (56) eine Ausnehmung (50) aufweisen, die vorzugsweise spiegelsymmetrisch ausgebildet sind. Rotor disc according to claim 4, characterized in that the wing elements (16) for tapering on an upper side (54) and a lower side (56) have a recess (50), which are preferably formed mirror-symmetrically.
6. Rotor für eine Vakuumpumpe, insbesondere eine Turbomolekularpumpe, mit mehreren in Längsrichtung (20) des Rotors angeordneten Rotorscheiben nach einem der Ansprüche 1 - 5. 6. rotor for a vacuum pump, in particular a turbomolecular pump, with a plurality of longitudinally arranged (20) of the rotor rotor disks according to one of claims 1-5.
7. Rotor nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch zumindest einen den Innenring (12, 44) umgebenden Haltering (32) zur Fixierung des Innenrings (12, 44). 7. Rotor according to claim 6, characterized by at least one inner ring (12, 44) surrounding the retaining ring (32) for fixing the inner ring (12, 44).
8. Rotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Halteringe (32) die Innenringe (12, 44) zweier benachbarter Rotorscheiben (10, 42) umgibt. 8. Rotor according to claim 7, characterized in that at least one of the retaining rings (32) surrounds the inner rings (12, 44) of two adjacent rotor discs (10, 42).
9. Rotor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (32) die am Flügelfuß (48) vorgesehene Verjüngung überdeckt. 9. Rotor according to claim 7 or 8, characterized in that the retaining ring (32) covers the blade foot (48) provided for tapering.
10. Rotor nach einem der Ansprüche 7 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteringe (32) zur Schwingungsdämpfung an der Oberseite (54) und an der Unterseite (56) der Flügelelemente (16) anliegen. 10. Rotor according to one of claims 7 - 9, characterized in that the retaining rings (32) for vibration damping on the upper side (54) and on the underside (56) of the wing elements (16) abut.
11. Rotor nach einem der Ansprüche 7 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteringe (32) faserverstärkten Kunststoff aufweisen und insbesondere als CFK-Rohr ausgebildet sind. 11. Rotor according to one of claims 7 - 10, characterized in that the retaining rings (32) have fiber-reinforced plastic and in particular are designed as CFRP pipe.
12. Rotor nach einem der Ansprüche 6 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehrteiligen Innenringen (44) innerhalb des Innenrings ein Spannelement (46) vorgesehen ist. 12. Rotor according to one of claims 6 - 11, characterized in that in multi-part inner rings (44) within the inner ring, a clamping element (46) is provided.
13. Rotor nach einem der Ansprüche 6 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Innenringe (12, 44) tragendes Trägerelement (22) vorgesehen ist. 13. Rotor according to one of claims 6 - 12, characterized in that a the inner rings (12, 44) supporting the carrier element (22) is provided.
14. Rotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (22) als Hohlzylinder ausgebildet ist. 14. Rotor according to claim 13, characterized in that the carrier element (22) is designed as a hollow cylinder.
15. Rotor nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (22) einen radial nach außen weisenden, insbesondere ringförmig ausgebildeten Halteansatz (24) aufweist. 15. Rotor according to claim 13 or 14, characterized in that the carrier element (22) has a radially outwardly pointing, in particular annular holding projection (24).
16. Rotor nach einem der Ansprüche 13 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Öffnung (40) des Trägerelements (22) von einem Deckelelement (34) zumindest teilweise verschlossen ist, wobei durch das Deckelelement (34) vorzugsweise die Innenringe (12, 44) und ggf. die Halteringe (32) fixiert, insbesondere gegen den Halteansatz (24) gedrückt werden. 16. Rotor according to one of claims 13 - 15, characterized in that an opening (40) of the carrier element (22) by a cover element (34) is at least partially closed, wherein by the cover element (34) preferably the inner rings (12, 44 ) and possibly the retaining rings (32) fixed, in particular against the retaining lug (24) are pressed.
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