TW200934957A - Turbomolecular pump - Google Patents

Description

200934957 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關渦輪分子泵。 【先前技術】 渦輪分子栗包括一轉子’其連接於驅動軸並裝載複數 • 個轉子葉片。於個別轉子葉片之間配置固定定子圓盤。於 很多案例中，定子圓盤不直接連接於泵外殼， 環支承。於此等配置中，每一轉子葉片設有—個定子環， 〇 其中爲安裝定子環，定子環被移至轉子上方。於轉 或轉子葉片梢末與固定外殼或定子環間須。&胃 隙要求達到在所有操作條件下，避免轉子葉片接觸糸且 件，亦即外殼或定子環的效果。爲達到此目的，胃^寛;$ 必須夠大以容許在所有操作條件下，諸轉子葉片之熱膨^ 同時發生。 又，有關所留間隙之寬度，須考慮轉子可能因轉子動 力而發生轉子之傾斜定向。又，特別是在以磁力支承驅動 © 軸情況下，須考慮相對於安全軸承，公差所造成的遊動。 離心力亦使轉子特別是徑向發生膨脹。須進一步考慮可能 發生的公差累積。於具有直徑約200 mm (毫米）之轉子之渦 輪分子泵中，轉子葉片與外殻或定子環間的間隙具有2 mm(毫米）之尺寸。由於有間隙， 因此，泵出之氣體會流回。此回流造成渦輪分子栗之 效率的可觀劣化。 【發明内容】 -3- 200934957 ’ 本發明之一目的在於提供一種渦輪分子泵，其中氣體 回流量可減少，從而可改進效率。 根據本發明，藉申請專利範圍第1項所指特點，達成 以上目的》 根據本發明，渦輪分子泵包括具有複數個轉子輪葉之 " 轉子。轉子連接於驅動軸並爲定子元件所圍繞。較佳地具 有圓筒形之定子元件可由渦輪分子泵本身之外殼或一個或 較佳地複數個定子環形成。根據本發明，定子元件包括至 〇 少一個環形溝槽。此圍繞之環形溝槽被分配給轉子輪葉， 並配置於該轉子之對應輪葉平面。如此，於操作狀態下， 環形溝槽配置於所分配轉子輪葉之高度。 藉此，使操作期間轉子輪葉之膨脹可徑向伸入環形溝 槽內。由於在操作期間主要發生熱應力及離心力所造成轉 子輪葉之徑向膨脹，因此，指向環形溝槽之轉子輪葉之梢 末會進入環形溝槽內。藉此產生一種無接觸迷宮式密封， 其在轉子輪葉徑向膨脹之操作狀態下會造成自密封作用》 Ο 於以上配置中，選擇環形溝槽之尺寸，防止轉子輪葉 接觸環形溝槽之底部或側壁。由於在渦輪分子栗之操作期 間，轉子輪葉之梢末伸入環形溝槽內，因此，轉子輪葉之 梢末之間隙設有U形截面。藉此，大幅減少氣體流回量， 結果導致渦輪分子泵之效率改進。 由於特別是熱影響所造成轉子輪葉之預期膨脹於軸向 者較於徑向者小，因此，可於軸向設置較於徑向者小的間 隙寬度。以此方式，可進一步改進密封作用。 較佳地，轉子輪葉形成有徑向突起。指向環形溝槽之 -4- 200934957 方向的突起特別是呈環形。如此，環形突起圍繞轉 之個別葉片，俾在操作期間，其較佳地，係專用環形 且葉片並非在操作期間插入環形溝槽者。 較佳地，各轉子輪葉具有分配給該輪葉之環形 同時較佳地，各轉子輪葉形成有其本身之環形突起 ' 藉由爲複數個轉子輪葉，特別是爲至少兩個轉 設置複數個環形溝槽，可完成密封作用之進一步改 於根據尤佳實施例，分別地每一轉子輪葉設有一個 〇 槽，因此，在操作期間形成迂迴形狀之間隙，用來 接觸迷宮式密封，結果大幅改進渦輪分子泵之效率 可設置至少一個環形溝槽於形成爲定子元件之 內側上。然而，較佳地，於泵殼內設置複數個定子: 通常，每一轉子輪葉設有一個環形溝槽，該等 沿軸向（14)配置在彼此後方。如此，定子環沿驅動 向或沿氣體主要輸送方向配置在彼此後方。依本發 輪分子泵之個別配置而定，具進步性之環形溝槽配 Ο 等定子環（2 6)中一個或複數個中。較佳地，所有定 有環形溝槽，該環形溝槽構成在操作期間讓連接於 子輪葉之之環形突起進入。環形溝槽之高度依自入 出口側（對應於濃縮）減少之輪葉高度而定。因此， 度自小轉子之約0.5 mm(毫米）改變至大轉子之約4 米）。溝槽寬度自小轉子之平坦輪葉之2 mm(毫米） 大轉子之陡斜輪葉之15 mm(毫米）。 【實施方式】 4.1 子輪葉 突起， 溝槽， 〇 子葉片 良。由 環形溝 作爲無 〇 外殻的 rnn 環。 定子環 軸之方 明之渦 置在此 子環設 對應轉 口側至 溝槽深 mm(毫 改變至 -5- 200934957 ^ 根據如第1圖所示習知技術之實施例的渦輪分子泵 驅動軸10(第2圖）具有配置於其上之轉子12。轉子12設 分別徑向相對於縱軸14及軸10之旋轉軸延伸之轉子輪 16。各轉子輪葉16包括多數轉子葉片18，此等轉子葉 18適當地傾斜，以提供被搬送之氣體平行於該縱軸之主 流動方向，亦即，第1圖中箭頭所標向下方向。轉子12 置於外殻22中，此外殼22爲容納轉子，形成有圓筒狀 選梯級室24。 © 轉子輪葉16之一部分爲多數定子環26所圍繞。沿 向14觀看時，諸定子環26配置於彼此後方，並因此覆 外殼22之該圓筒室24之內側。定子圓盤28面向內沿轉 之方向設於相鄰定子環26之間。如此， 各定子圓盤28配置於兩相鄰轉子輪葉16之間。 爲避免在渦輪分子泵之操作期間，轉子輪葉16之徑 外端，亦即轉子輪葉16之梢末萬一接觸定子環26,於轉 輪葉1 6之徑向端與內側，亦即面朝轉子輪葉1 6之諸側 〇 形成有間隙a。於操作期間待輸送之氣體會通過此間隙 逆著輸送方向20回流至吸入室，氣體自此吸入室被吸入 於以下參考第2及3圖所作本發明較佳實施例之說 中，以和以上相同之參考號碼標示類似於或相同於上述 之元件。 對應於習知技術，本發明之渦輪分子泵亦包括裝載 子12之驅動軸10。在此，轉子12亦包括裝載轉子葉片 之轉子輪葉16。於此處討論之圖示實施例中’多數定子 26配置於外殼22內。又，於圖示實施例中’定子圓盤 有 葉 片 要 配 任 縱 蓋 子 向 子 間 明 者 轉 18 環 -6- 28 200934957 配置於相鄰轉子輪葉16間。 根據本發明，如由圖示之實施例可知，所有定子環26 於其等面對轉子12之內側上設有環形溝槽32。環形溝槽 32本身關閉，並沿各個別定子環26的整個內側延伸。 於圖示之實施例中，此等上轉子輪葉16於其等面朝定 子環26之外端設有環形突起34。於操作期間，在熱膨脹、 離心力等作用下，該環形突起34會位移進入個別環形溝槽 32內。 © 因此，於各轉子輪葉中，多數環形溝槽32及環形突起 34位於第3圖中分別水平延伸之共同輪葉平面36上；爲求 清晰，於第3圖中僅顯示此輪葉平面36。 於第3圖中，上轉子輪葉16不爲定子環所圍繞。爲獲 得亦用於此轉子輪葉16之改進密封效果，於外殼22中設 有多數環形溝槽38。於操作中，上轉子輪葉16之突起34 亦會伸入此環形溝槽38中。 於渦輪分子泵不操作且未發生轉子輪葉16之膨脹或 〇 位移狀況下，在轉子輪葉16之徑向端與此等定子環26間 存在有安裝間隙b。需要該間隙b以容許此等定子環26位 移過轉子12而供其等安裝。 【圖式簡單說明】 以下將參考附圖，更詳細說明本發明之較佳實施例’ 其中： 第1圖係習知技術之渦輪分子泵之一部分的放大示意 剖視圖， 第2圖係本發明之渦輪分子泵之示意剖視圖；以及 -7- 200934957 第3圖係第2圖中III所圈出部分之放大示意剖視圖。【主要元件符號說明】 12 轉子 14 縱軸 16 轉子輪葉 18 轉子葉片 22 外殼 24 室 26 定子環 28 定子圓盤 32，38 環形溝槽 34 環形突起 36 共同輪葉平面

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Claims (1)

1. 200934957 ' 七、申請專利範圍： 1. 一種渦輪分子栗，包括： 轉子（12)，配置在驅動軸（10)上，並具有複數個轉子 輪葉（16);以及 ' 定子元件，圍繞該轉子（12); * 該定子元件包括至少一個圍繞環形溝槽（3 2, 3 8)，其 分配給該等轉子輪葉（16)之個別輪葉，該環形溝槽（3 2, 38)配置於所分配轉子輪葉（16)之輪葉平面（36)中，以容 Q 許該轉子輪葉（16)在操作期間徑向膨脹。‘ 2. 如申請專利範圍第1項之渦輪分子泵，其中該至少—個 轉子輪葉（16)包括較佳呈環形之突起（34)，其徑向朝該等 環形溝槽（3 2, 3 8)延伸。 3. 如申請專利範圍第1項之渦輪分子泵，其中複數個轉子 輪葉（16)，特別是至少兩個轉子輪葉（16)具有至少一個分 配給該等輪葉之環形溝槽（32，38)。 4. 如申請專利範圍第1項之渦輪分子泵，其中該定子元件 〇 由外殻（22)形成爲該至少一個環形溝槽（3 8)設在面朝該 轉子（12)之該外殼（22)之內側上。 5. 如申請專利範圍第1項之渦輪分子泵，其中該定子元件 包括複數個定子環（2 6)，該等定子環（2 6)沿軸向（14)配置 在彼此後方，該至少一個環形溝槽（3 2)設在該等定子環 (26)之一中。 6. 如申請專利範圍第5項之渦輪分子泵，其中各定子環（26) 連接於定子圓盤（2 8)，該定子圓盤（2 8)配置在兩個相鄰轉 子輪葉（16)間。 -9- 200934957 7. 如申請專利範圍第5項之渦輪分子泵，其中每一轉子輪 ¥ 葉（16)設有一個定子環（26)，且較佳地各定子環（26)包括 環形溝槽（32)。 8. 如申請專利範圍第5項之渦輪分子泵，其中於安裝狀態 下，該定子環（26)之內徑大於該轉子輪葉（16)之外徑達安 裝間隙的寬度。

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