WO2010097384A2 - Multi-inlet-vakuumpumpe - Google Patents

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WO2010097384A2
WO2010097384A2 PCT/EP2010/052282 EP2010052282W WO2010097384A2 WO 2010097384 A2 WO2010097384 A2 WO 2010097384A2 EP 2010052282 W EP2010052282 W EP 2010052282W WO 2010097384 A2 WO2010097384 A2 WO 2010097384A2
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WO
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rotor
vacuum pump
pumping device
inlet
pump according
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WO2010097384A3 (de
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Christian Beyer
Markus Henry
Heinz ENGLÄNDER
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Oerlikon Leybold Vacuum Gmbh
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Publication date
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Priority to JP2011551484A priority patent/JP5553847B2/ja
Priority to US13/203,309 priority patent/US8926266B2/en
Publication of WO2010097384A2 publication Critical patent/WO2010097384A2/de
Publication of WO2010097384A3 publication Critical patent/WO2010097384A3/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
    • F04D19/046—Combinations of two or more different types of 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

Definitions

  • the invention relates to a multi-inlet vacuum pump.
  • Multi-inlet vacuum pumps have a plurality of pumping devices in a common housing, which may be, for example, turbomolecular pumps, in conjunction with a Holweck stage.
  • the individual pumping devices are usually carried by a common rotor shaft and driven by a single electric motor.
  • the pump housing has a main inlet through which a first fluid flow is sucked by the first pumping means.
  • the first fluid stream is then conveyed after flowing through the first pumping device from the second pumping device and optionally further pumping devices in the direction of an outlet.
  • an intermediate inlet is provided, through which a second fluid flow is sucked by the second pumping device.
  • the first and second fluid flows in the direction of the outlet from the second pumping device. Possibly.
  • a second intermediate inlet may be arranged between the second and a third pumping device.
  • a corresponding third fluid flow is also conveyed by the third pumping device in the direction of the outlet, in which case all three fluid streams are then conveyed by the third pumping device.
  • the object of the invention is to realize a multi-inlet vacuum pump with improved partial pressure and the possibility of increased pumping speed in the intermediate inlet.
  • the multi-inlet vacuum pump according to the invention has a first pump device, which is in particular a turbomolecular pump.
  • the first pumping device has a first rotor element with a plurality of rotor disks arranged one behind the other in the conveying direction.
  • the multi-inlet vacuum pump has a further pumping device, which is preferably likewise a turbomolecular pump. This has a further rotor element with also several in the conveying direction one behind the other arranged rotor disks.
  • a multi-inlet vacuum pump according to the invention has at least two pumping devices, it also being possible for a plurality of pumping devices to be provided.
  • the multi-inlet vacuum pump has a main inlet, through which a first fluid flow is sucked in by the first pumping device and conveyed in the direction of the further, in particular second pumping device.
  • the intake of a further fluid flow from the further pumping device takes place via an intermediate inlet.
  • a plurality of intermediate inlets and a plurality of pumping means are provided, wherein the intermediate inlets are preferably arranged between two adjacent pumping devices.
  • the preferably two fluid streams are conveyed in the direction of a pump outlet.
  • the fluid flows are not combined directly in the area of the intermediate inlet.
  • the association of two in particular Fluid flows thus occur outside the intermediate inlet but within the vacuum pump. Since the gas mixture sucked in through the main inlet possibly has a different composition than the gas mixture sucked through the intermediate inlet, the association of the fluid streams outside the intermediate inlet according to the invention is advantageous since the ratio of the partial pressures in the intermediate inlet is less affected.
  • the unifying of the fluid streams takes place only within the weathered pumping device, in particular between two adjacent rotor disks of the second pumping device.
  • the joining preferably takes place between the first and second rotor disks of the further pumping device.
  • the area between the second and the third or between adjacent pumping devices can of course be designed accordingly.
  • the second and third fluid streams are combined, for example, outside the corresponding intermediate inlet, preferably within the third pumping device, for example.
  • the diameter of the further, for example, second rotor disk is preferably at least partially larger than the diameter of the first rotor disks, preferably the diameter of a plurality of, in particular all rotor disks of the further pump device is greater than the diameter of the first rotor disks.
  • At least the first rotor disk of the further pumping device has a passage opening in the conveying direction, that is to say preferably in the axial direction of the rotor shaft.
  • the passage opening Through the passage opening, the first fluid flow flows at least partially, preferably completely, into the further, for example, second pumping device.
  • the passage opening is preferably radially within the first rotor disk carrying the blades arranged further pumping device. The association of the fluid flows thus takes place after the first fluid flow has passed through the passage opening. Since only the first rotor disk of the further pumping device
  • the association of the Fiuidströme between the two first rotor discs of the other Purnp coupled, Ggf, can also be several rotor discs of the other pumping device
  • the passage opening in the at least first rotor disk of the further pumping device preferably has a plurality of inlet openings. These are arranged in particular along a circular line This ensures that that the stability of the rotor disks is not impaired by the provision of a plurality of individual openings, which are arranged in particular regularly on a circular line.
  • a housing wall is provided, in particular between radially adjacent pumping devices.
  • the housing wall is preferably sealingly connected to a housing outer wall of the pump housing and protrudes are close to the passage opening or the Rotorwelie zoom.
  • the housing wall is formed such that between the housing wall and the rotor shaft, an annular opening is formed, wherein the passage openings in the one or more rotor disks of the further pumping means in the flow direction, are arranged within this annular opening. This avoids a deflection of the first fluid flow between this annular opening and the passage openings.
  • the first fluid flow flows through the through-opening in the housing wall and subsequently through the through-opening of the first or several rotor blades of the further pumping device to then be united with the second fluid flow within the further pumping device.
  • the association of the two fluid streams does not take place within a Swisseinias ⁇ es, is between Strömungskana adjacent pumping devices! educated.
  • the at least one Strömungskana! is formed such that an outlet of the first pumping device via the Strömungskana! is connected to a region within the further pumping device.
  • This is preferably done such that the at least one flow channel is at least partially disposed within a rotor shaft which carries the rotor elements.
  • the rotor shaft to form a flow channel on a particular extending in the longitudinal direction groove.
  • the grooves are in this case preferably arranged symmetrically on the circumference of the rotor shaft.
  • the grooves are preferably introduced into an outer circumferential surface of the rotor shaft, for example by milling.
  • the grooves are closed by a sleeve and / or an inner side of a rotor element.
  • the first fluid flow flows after passing through the first pumping device, in particular completely into the preferably a plurality of flow channels.
  • the first fluid stream flows through the flow channels and then exits from the flow channels, preferably within a further, in particular the adjacent pumping device.
  • the first fluid flow is combined with another fluid flow drawn in through an intermediate inlet not within the intermediate inlet, but within the second pumping device.
  • the rotor shaft is designed as a hollow shaft.
  • the first fluid flow preferably flows into the flow channel or the rotor shaft through one or more first transverse bores arranged in the rotor shaft.
  • a plurality of first transverse bores are arranged, which are provided distributed radially on the circumference of the hollow shaft.
  • the first fluid stream is preferably introduced from the flow channel or the interior of the hollow rotor shaft into the further pumping device. This is done in a particularly preferred embodiment between two adjacent Rotor disks of the second pumping device, in particular in the conveying direction between the first and second rotor disk.
  • the second transverse bores such that the inflow of the first Fiuidstroms takes place in several areas of the second pumping means, that is, for example, between the first and the second Rotorsche ⁇ be and also between the second and third rotor disk.
  • a sealing disc is arranged in the outlet region of the first pumping device.
  • This, preferably radially extending sealing disc ensures that the first fluid flow is mostly directed in particular completely in the direction of the at least one flow channel.
  • the sealing disk can in this case be designed or arranged corresponding to the stator disks which are arranged between adjacent rotor disks.
  • the sealing disk can be held in the housing corresponding to the stator disks via a stator ring or fixedly connected to the housing.
  • the sealing disk protrudes close to the Rotorweüe, so that a narrow sealing gap is formed between the sealing disc and the rotor shaft.
  • the inlet of the groove or grooves is preferably arranged in the conveying direction between the last rotor disk of the first pumping device and the sealing disk.
  • At least the last rotor disk of the first pumping device is designed such that a counterflow is generated.
  • the conveying direction of this last rotor disk of the first pumping device is thus opposite to the main conveying direction of the vacuum pump.
  • a part of the further fluid flow sucked in through the intermediate inlet is conveyed counter to the main conveying direction, ie in the direction of the first pumping device.
  • a sealing washer can be dispensed with in this embodiment.
  • a sucked by a Swisseiniass fluid flow is divided, in which case a part of this further fluid flow flows in the opposite direction.
  • the last rotor disk of the first pumping device is designed to generate a counterflow, but preferably a plurality of rotor disks generate a counterflow.
  • a compression of the part of the further fluid flow flowing into the countercurrent takes place through these rotor disks.
  • the countercurrent flowing part of the further fluid flow is combined within the first pumping means with the first fluid flow.
  • the first fluid flow flows together with the part of the further fluid flow conveyed in the opposite direction into flow channels.
  • the flow channels are preferably in turn arranged in the Rotorwelie longitudinal grooves and / or transverse bores, as described above.
  • the first fluid flow then flows together with the part of the further fluid flow through the flow channels in the direction of another pumping device.
  • this fluid flow again emerges from the at least one flow channel, so that a combining of this fluid flow with the second part of the further fluid flow sucked in through the intermediate inlet occurs within the further pumping device.
  • the individual embodiments described above are at least partially with each other combined.
  • the provision of a passage opening in at least the first rotor disk of the further pumping device described with reference to the first embodiment can be combined with the provision of at least one flow channel, so that a part of the first fluid stream flows through the at least one passage opening and a part through the at least one flow channel.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a first embodiment of a part of a Muiti-inlet vacuum pump
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a second embodiment of a part of a multi-inlet vacuum pump
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of a third embodiment of a part of a multi-inlet vacuum pump
  • Fig. 4 is a schematic sectional view of a fourth embodiment of a part of a multi-inlet vacuum pump.
  • Fig. 5 is a schematic sectional view taken along the line V-V in Fig. 4th
  • Fig. 1 shows the essential part of the invention Teii a Muiti-Iniet- vacuum pump. This is a first pumping device 10 and a further or second pumping device 12, which are arranged in a common housing 14. In addition, in the housing on the in Fig. 1 right side, a third pumping device, such as a Holweckcut be provided.
  • the first pumping device 10 has a rotor element 18 arranged on a rotor shaft 16.
  • the rotor element 18 has in the illustrated embodiment, five radially verSaufende rotor disks 20.
  • the rotor disks 20 have rotor fins for transporting fluid, in particular gas.
  • stationary stator disks 22 are arranged between adjacent rotor disks 20.
  • the stator disks 22 are held firmly in the housing 14, for example via rings.
  • another or second rotor element 26 of the second pump device 12 is supported by the rotor shaft 16, which is mounted in the illustrated exemplary embodiment via two bearings 24.
  • the second rotor element 26 likewise has five rotor disks 28 in the exemplary embodiment shown. Between the rotor disks 28 are in turn stationary if necessary, arranged on stator with the housing 14 stator disks 30 are arranged.
  • the first pumping device 10 sucks the gas through a main aisle 32 in the housing 14. This results in a first fluid flow 34 in the direction of the second pumping device 12, or in the conveying direction 36.
  • the conveying direction 36 corresponds to the main conveying direction of the main aisle 32 in the direction of an outlet downstream of the last pumping device in the conveying direction, that is to say on the right in FIG Side is provided in the housing.
  • the housing 14 has a Swisseiniass 38.
  • the intermediate inlet is disposed in the housing 14 between the first pumping device 10 and the second pumping device 12.
  • a second fluid flow 40 also in the conveying direction 36 generated.
  • the second fluid flow 40 is conveyed by the second pumping device 12 and a possibly further downstream pumping device in the direction of Purnpenauslasses.
  • a high vacuum is present at the main inlet 32 and a somewhat lower vacuum at the intermediate inlet 38.
  • the radius of the rotor discs 28 of the second pumping device 12 is greater than the radius of the rotor discs 20 of the first pumping device 10 in the illustrated embodiment.
  • the two fluid streams 34, 40 are joined only within the second pumping device 12.
  • this is achieved by the first rotor disk 28 of the second in FIG Pumping device 12 has a passage opening 42.
  • the passage opening 42 preferably has a plurality of individual openings arranged on a circle line concentric with the rotor shaft.
  • the passage opening 42 or the insertion openings of the passage opening 42 are provided within the area in which the wings of the first rotor disk 28 are arranged. In the figure, the area of the wings is unshaded dargesteift.
  • a housing wall 46 is additionally provided in the exemplary embodiment shown.
  • the housing wall 46 is arranged between the two pumping devices 10, 12 and extends radially.
  • the housing wall 46 is fixedly connected to the housing 14 and extends in the direction of the rotor shaft 16.
  • the first fluid flow 34 thus flows after passing through the first pumping device 10 through a kre ⁇ sringförmige openings 50 and then through the through holes 42 of the first rotor disc 28 to between the two first rotor disks 28 of the second pumping device 12 to get into this.
  • the essential difference between the second embodiment shown in FIG. 2 is that the first rotor disk 28 of the second pumping device 12 has no passage openings 42. Rather, the first fluid flow 34 at the end of the first pumping device is deflected radially inwards (arrow 52).
  • a sealing washer 54 is connected to the housing or the stator rings. This runs similarly to the housing wall 46, in the embodiment shown in FIG. 1 radially inwardly and is sealed off from the rotor shaft 16 by a sealing gap 56.
  • the shaft 16 is designed as a hollow shaft, so that the first Fluid flow 34 through Querbohrunge ⁇ 58 flows into the interior 60 of the hollow shaft 16, (arrow 62).
  • a plurality of transverse bores 58 are arranged symmetrically on the circumference of the hollow shaft 16 in particular.
  • second transverse bores 64 are arranged in the hollow shaft.
  • a plurality of second transverse bores 64 are in turn arranged symmetrically distributed on the circumference.
  • the position of the second transverse bore 64 is selected such that the fluid flows in the direction of an arrow 67 through the transverse bores 64 in the second pumping means 12, wherein in the illustrated embodiment, the fluid between the first two rotor discs 28 of the second pumping device 12 flows.
  • the second transverse bores 64 may, for example, also end between the second and third, third and fourth, etc. rotor disks 28 of the second pump device 12. It is also possible that a plurality of levels of transverse bores are provided, so that transverse bores end, for example, both between the first and second and between the second and third rotor disk 28.
  • the second fluid flow 40 flows through the intermediate inlet 38 and is conveyed by the second pumping device 12 in the direction of the outlet, not shown, of the multi-inlet vacuum pump.
  • the combining of the two fluid streams 34, 40 takes place, as in the first exemplary embodiment (FIG. 1), for example, between the first two rotor disks 28 of the second pumping device 12.
  • the third embodiment shown in Fig. 3 is similar to the second embodiment shown in Fig. 2, so that identical and similar components are identified by the same reference numerals.
  • FIGS. 2 and 3 The essential difference between the embodiment illustrated in FIGS. 2 and 3 is that the third embodiment (FIG. 3) has no sealing disk 54. Instead, a last, in Fig. 3 right rotor disk 68 of the first pumping device 10 is formed such that the rotor disk 68 promotes fluid against the Haupt formular ⁇ chtung 36 of the multi-inlet vacuum pump in the direction of arrow 70. This is realized in that the wings of the rotor blade 68 point in the opposite direction. Due to the conveying direction of the rotor disk 68, the first fluid flow can not pass through the rotor disk 68. As a result, the first fluid flow 34 according to the second embodiment (FIG.
  • the first fluid flow is conveyed through the flow channel 58, 60, 64 within the second pumping device 12.
  • the second transverse bores 64 are in this case arranged in the hollow shaft 16, that the first fluid flow between the two first rotor discs 28 of the second pumping device 12 enters into this.
  • the fluid flow 40 drawn in through the intermediate part aisle 38 becomes _ IS -
  • the TeiS fluid stream 70 is conveyed against the main conveying direction 36. This results in the first pumping device 10, a counterflow, this is generated by the blades of the rotor disk 21 and the stator 14 fixedly connected to the housing.
  • the rotor disk 21 and the associated stator disk 23 has a larger diameter than the other rotor disks 20 and stator disks 22 of the first pumping device.
  • the outer diameter of the rotor disk 21 and the stator disk 23 are essentially corresponding to the rotor disks 28, and / or the stator disks 30 of the second or further pump apparatus 12.
  • the first fluid flow 34 does not exit the first pumping device in the region of the intermediate inlet 38. Instead, the partial fluid flow 70 and the first fluid flow 34 are combined into a region 72 of the first pumping device 10.
  • the region 72 is a substantially annular region.
  • the combined fluid flow from the first fluid flow 34 and the partial fluid flow 70 then flows through flow channels formed as grooves 74 in the embodiment illustrated.
  • the grooves 74 may in this case be arranged directly in the shaft 16.
  • an intermediate element 76 is disposed on the WeNe 16.
  • the intermediate member 76 is fixedly connected to the shaft 16, for example, by shrinking.
  • By providing the intermediate member 76 it is possible to displace the flow channels 74 radially outwardly with respect to the shaft 16.
  • This has the advantage that the flow channels or grooves 74 are arranged such that the first fluid stream 34 without having to be deflected, flows into the grooves 74.
  • a sleeve 78 is arranged around the intermediate element 76.
  • the rotor shaft 16 may be formed as a stepped shaft.
  • the circular cylindrical sleeve 78 not only serves to form the flow channels 74, but serves in the illustratedariesbeispie! in addition to supporting the rotor disk 21, which generates the counterflow 70.
  • a first rotor disk 77 of the second pumping device 12 is not supported by the second rotor element 26 but also by the sleeve 78.
  • This has the advantage that it is ensured in a simple manner that the medium flowing through the grooves 74 only unites with the further fluid flow or the partial fluid flow 71 within the second pumping device.
  • the union of the fluid flows between the rotor disk 27 and the adjacent rotor disk 28 takes place, wherein it is rotor disks of the second pumping device 12 in both rotor disks 27, 28.
  • the flow channels formed as grooves (74) described with reference to the fourth embodiment (FIGS. 4 and 5) can also be provided in the embodiments illustrated in FIGS. 2 and 3. In this case, instead of or in addition to the transverse bores 58, 64, a rotor shaft 16 provided with grooves according to the fourth embodiment (FIGS. 4 and 5) would then be provided.

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Abstract

Die Multi-Inlet-Vakuumpumpe weist eine ersten Pumpeinrichtung (10), mit einem ersten Rotorelement (18), mit mehreren in Förderrichtung (36) hintereinander angeordneten ersten Rotorscheiben (20), sowie eine zweiten Pumpeinrichtung (12) mit einem zweiten Rotorelement (26), mit mehreren in Förderrichtung (36) hintereinander angeordneten zweiten Rotorscheiben (28) auf, wobei der Durchmesser der zweiten Rotorscheiben (28) zumindest teilweise größer ist, als der Durchmesser der ersten Rotorscheiben (20). Ferner weist die Nulti-Inlet-Vakuumpumpe einem Haupteinlass (32) durch den ein erster Fluidstrom (34) von der ersten Pumpeinrichtung (10) angesaugt und in Richtung der zweiten Pumpeinrichtung ( 12) gefördert wird, auf. Ebenso weist die Pumpe einen Zwischeneinlass (38) durch den ein zweiter Fluidstrom (40) von der zweiten Pumpeinrichtung (12) angesaugt und in Richtung eines Pumpenauslasses gefördert wird, auf. Ein Vereinen der beiden Fluidströme (34, 40) erfolgt innerhalb der zweiten Pumpeinrichtung (12) insbesondere zwischen zwei benachbarten zweiten Rotorscheiben (28) der zweiten Pumpeinrichtung (12).

Description

Multi-Iniet-Vakuumpumpe
Die Erfindung betrifft eine Multi-Inlet-Vakuumpumpe.
Multi-Inlet-Vakuumpumpen weisen in einem gemeinsamen Gehäuse mehrere Pumpeinrichtungen auf, bei denen es sich beispielsweise um Turbomolekularpumpen ggf, in Verbindung mit einer Holweckstufe handelt. Die einzelnen Pumpeinrichtungen werden üblicherweise von einer gemeinsamen Rotorwelle getragen und von einem einzigen Elektromotor angetrieben. Das Pumpengehäuse weist einen Haupteinlass auf, durch den ein erster Fluidstrom von der ersten Pumpeinrichtung angesaugt wird. Der erste Fluidstrom wird sodann nach dem Durchströmen der ersten Pumpeinrichtung von der zweiten Pumpeinrichtung und ggf. weiteren Pumpeinrichtungen in Richtung eines Auslasses gefördert. Zwischen der ersten und der zweiten Pumpeinrichtung ist ein Zwischeneinlass vorgesehen, durch den ein zweiter Fluidstrom von der zweiten Pumpeinrichtung angesaugt wird. Von der zweiten Pumpeinrichtung wird somit der erste und der zweite Fiuidstrom in Richtung des Auslasses gefördert. Ggf. kann ein zweiter Zwischeneiniass zwischen der zweiten und einer dritten Pumpeinrichtung angeordnet sein. Ein entsprechender dritter Fluidstrom wird von der dritten Pumpeinrichtung ebenfalls in Richtung des Auslasses gefördert, wobei sodann von der dritten Pumpeinrichtung alle drei Fluidströme gefördert werden.
Aus EP 0 919 726 ist eine Multi-Inlet-Pumpe bekannt, bei der der Außendurchmesser der Rotorscheiben der ersten Pumpeinrichtuπg kleiner ist, als der Außendurchmesser der Rotorscheiben der zweiten Pumpeinrichtung. Hierdurch ist am Zwischeneinlass ein relativ hohes Saugvermögen realisiert.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Muiti-Inlet-Vakuumpumpe mit verbessertem Partialdruck und der Möglichkeit eines erhöhten Saugvermögen im Zwischeneinlass zu realisieren.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Muiti-Inlet- Vakuumpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die erfindungsgemäße Multi-Inlet-Vakuumpumpe weist eine erste Pumpeinrichtung, bei der es sich insbesondere um eine Turbomolekularpumpe handelt, auf. Die erste Pumpeinrichtung weist ein erstes Rotorelement mit mehreren in Förderrichtung hintereinander angeordneten Rotorscheiben auf. Ferner weist die Multi-Inlet-Vakuumpumpe eine weitere Pumpeinrichtung, bei der es sich vorzugsweise ebenfalls um eine Turbomolekularpumpe handelt, auf. Diese weist ein weiteres Rotorelement mit ebenfalls mehreren in Förderrichtungen hintereinander angeordneten Rotorscheiben auf. Eine erfindungsgemäße Multi-Inlet-Vakuumpumpe weist mindestens zwei Pumpeinrichtungen auf, wobei ggf. auch mehrere Pumpeinrichtungen vorgesehen sein können. Die Multi-Inlet-Vakuumpumpe weist einen Haupteinlass auf, durch den ein erster Fluidstrom von der ersten Pumpeinrichtung angesaugt und in Richtung der weiteren, insbesondere zweiten Pumpeinrichtung gefördert wird. Über einen Zwischeneinlass erfolgt das Ansaugen eines weiteren Fluidstroms von der weiteren Pumpeinrichtung. Ggf. sind mehrere Zwischeneinlässe sowie mehrere Pumpeinrichtungen vorgesehen, wobei die Zwischeneinlässe vorzugsweise zwischen zwei benachbarten Pumpeinrichtungen angeordnet sind. Die vorzugsweise zwei Fluidströme werden in Richtung eines Pumpenauslasses gefördert.
Erfindungsgemäße erfolgt ein Vereinen der Fluidströme nicht unmittelbar im Bereich des Zwischeneinlasses. Das Vereinen der insbesondere zwei Fluidströme erfolgt somit außerhalb des Zwischeneinlasses jedoch innerhalb der Vakuumpumpe. Da das durch den Haupteinlass angesaugte Gasgemisch ggf. eine andere Zusammensetzung als das durch den Zwischeneinlass angesaugte Gasgemisch hat, ist das erfindungsgemäße Vereinen der Fluidströme außerhalb des Zwischeneinlasses vorteilhaft, da das Verhältnis der Partialdrücke im Zwischeneinlass weniger beeinflusst wird. Vorzugsweise erfolgt das Vereinen der Fluidströme erst innerhalb der wetteren Pumpeinrichtung, insbesondere zwischen zwei benachbarten Rotorscheiben der zweiten Pumpeinrichtung, Das Vereinen erfolgt vorzugsweise zwischen der ersten und zweite Rotorscheibe der weiteren Pumpeinrichtung.
Bei einer Multi-Inlet-Pumpe mit einem zweiten oder weiteren Zwischeneinlassen kann der Bereich zwischen der zweiten und der dritten bzw. zwischen benachbarten Pumpeinrichtungen selbstverständlich entsprechend ausgebildet sein. Hierbei erfolgt sodann ein Vereinen des beispielsweise zweiten und dritten Fluidstroms außerhalb des entsprechenden Zwischeneinlasses, vorzugsweise innerhalb der beispielsweise dritten Pumpeinrichtung.
Der Durchmesser der weiteren, beispielsweise zweiten Rotorscheibe ist vorzugsweise zumindest teilweise größer als der Durchmesser der ersten Rotorscheiben, Vorzugweϊse ist der Durchmesser mehrerer, insbesondere aller Rotorscheiben der weiteren Pumpeinrichtung größer als der Durchmesser der ersten Rotorscheiben.
Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist zumindest die erster Rotorscheibe der weiteren Pumpeinrichtung in Förderrichtung, das heißt vorzugsweise in axialer Richtung der Rotorwelie, eine Durchgangsöffnung auf. Durch die Durchgangsöffnung strömt der erste Fluidstrom zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, in die weitere beispielsweise zweite Pumpeinrichtung ein. Hierbei ist die Durchgangsöffnung vorzugsweise radial innerhalb der die Flügel tragenden ersten Rotorscheibe der weiteren Pumpeinrichtung angeordnet. Das Vereinen der Fluidströme erfoigt somit nachdem der erste Fluidstrom die Durchgangsöffnung passiert hat. Da nur die erste Rotorscheibe der weiteren Pumpeinrichtung
Durchgangsöffnungen aufweist, erfolgt das Vereinen der Fiuidströme zwischen den beiden ersten Rotorscheiben der weiteren Purnpeinrichtung, Ggf, können auch mehrere Rotorscheiben der weiteren Pumpeinrichtung
Durchgangsöffnungen aufweisen, so dass das Vereinen der Fluidströme nicht nur zwischen den beiden ersten Rotorscheiben sondern auch zwischen weiteren Rotorscheiben der weiteren Pumpeinrichtung erfolgt. Sofern entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zumindest ein Teil der Rotorscheiben der weiteren Pumpeinrichtung einen größeren Durchmesser als die Rotorscheiben der ersten Pumpeinrichtung aufweist, hat das Vorsehen von derartigen Durchgangsöffnungen zur Folge, dass der erste Fluidstrom aufgrund der Änderung der Durchmesser der Rotorscheiben nicht radial nach außen umgelenkt werden muss, so dass unmittelbar im Bereich des Zwischeneinlasses kein Vereinen der beiden Fiuidströme stattfindet. Vielmehr erfolgt ein Vereinen der beiden Fluidströme, beispielsweise erst zwischen der ersten und zweiten Rotorscheibe der zweiten Pumpeinrichtung, Ebenso ist es möglich, dass auch weitere Rotorscheiben der zweiten Pumpeinrichtung Durchgangsöffnungen aufweisen, so dass das Vereinen der beiden Fluidströme nicht nur zwischen zwei Rotorscheiben, sondern zwischen mehreren Rotorscheiben erfolgt. Hierbei kann sich die Gesamtquerschnittsfläche der Durchgangsöffnungen in Förderrächtung verringern, so dass sich stets ein Teil des ersten Fluidstroms mit dem zweiten Fluidstrom zwischen zwei benachbarten Rotorscheiben vereinen muss und ein geringerer Teil des ersten Fluidstroms unvereint weiterströmt und erst zwischen den beiden nächsten benachbarten Rotorscheiben ein Vereinen mit dem zweiten Fluidstrom erfolgt.
Die Durchgangsöffnung in der zu mindestens ersten Rotorscheibe der weiteren Pumpeinrichtung weist vorzugsweise mehrere Einzeiöffnungen auf. Diese sind insbesondere entlang einer Kreislinie angeordnet Hierdurch ist sichergestellt, dass durch das Vorsehen mehrerer Einzelöffnungen, die insbesondere regelmäßig auf einer Kreislinie angeordnet sind, die Stabilität der Rotorscheiben nicht beeinträchtigt wird.
Um zu vermeiden, dass ein größerer Tei! des ersten Fluidstroms nicht durch Durchgangsöffnungen strömt, sondern radial nach außen in Richtung des Zwischeneinlasses strömt, ist in besonders bevorzugter Ausführungsform zwischen benachbarten Pumpetnrichtungen eine insbesondere radial angeordnete Gehäusewand vorgesehen. Die Gehäusewand ist vorzugsweise mit einer Gehäuseaußenwand des Pumpengehäuses dichtend verbunden und ragt bist nahe an die Durchtrittsöffnung oder die Rotorwelie heran. Insbesondere ist die Gehäusewand derart ausgebildet, dass zwischen der Gehäusewand und der Rotorwelle eine ringförmige Öffnung ausgebildet ist, wobei die Durchtrittsöffnungen in der einen oder in mehreren Rotorscheiben der weiteren Pumpeinrichtung in Strömungsrichtung gesehen, innerhalb dieser kreisringförmigen Öffnung angeordnet sind. Hierdurch ist ein Umlenken des ersten Fluidstroms zwischen dieser kreisringförmigen Öffnung und den Durchgangsöffnungen vermieden. Der erste Fluidstrom durchströmt somit nach Austreten aus der ersten Pumpeinrichtung die Durchgangsöffnung in der Gehäusewand und anschließend die Durchgangsöffnung der ersten oder mehrerer Rotorscheϊbe der weiteren Pumpeinrichtung um sodann innerhalb der weiteren Pumpeinrichtung mit dem zweiten Fluidstrom vereint zu werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, bei der es sich um eine weitere Realisierung des erfindungsgemäßen Prinzips handelt, dass das Vereinen der beiden Fluidströme nicht innerhalb eines Zwischeneiniasεes erfolgt, ist zwischen benachbarten Pumpeinrichtungen ein Strömungskana! ausgebildet. Der mindestens eine Strömungskana! ist derart ausgebildet, dass ein Auslass der ersten Pumpeinrichtung über den Strömungskana! mit einem Bereich innerhalb der weiteren Pumpeinrichtung verbunden ist. Dies erfolgt vorzugsweise derart, dass der mindestens eine Strömungskanal zumindest teilweise innerhalb einer Rotorwelle angeordnet ist, die die Rotorelemente trägt. In bevorzugter Ausführungsform weist die Rotorwelle zur Ausbildung eines Strömungskanals eine insbesondere in Längsrichtung verlaufenden Nut auf. Beim Vorsehen mehrere Strömungskanäie sind somit mehrere vorzugsweise zueinander parallel in Längsrichtung der Rotorwelle verlaufende Nuten vorgesehen. Die Nuten sind hierbei vorzugsweise symmetrisch am Umfang der Rotorwelie angeordnet. Vorzugsweise sind die Nuten in eine Außenumfangsfiäche der RotorweNe, beispielsweise durch Fräsen eingebracht. Zur Ausbildung eines in Umfangsrichtung geschlossenen Strömungskanals sind in bevorzugten Ausführungsformen die Nuten durch eine Hülse und/oder eine Innenseite eines Rotorelements verschlossen. Bei dieser besonders bevorzugten Ausführungsform strömt der erste Fluidstrom nach Durchtreten der ersten Pumpeinrichtung, insbesondere vollständig in die vorzugsweise mehreren Strömungskanäle ein. Der erste Fluidstrom durchströmt die Strömungskanäle und tritt sodann vorzugsweise innerhalb einer weiteren, insbesondere der benachbarten Pumpeinrichtung wieder aus den Strömungskanälen aus. Hierdurch erfolgt ein Vereinen des ersten Fluidstroms mit einem weiteren durch einen Zwischeneinlass angesaugten Fluidstrom nicht innerhalb des Zwischeneinlasses, sondern innerhalb der zweiten Pumpeinrichtung,
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Rotorwelle als Hohlwelle ausgestalten. Vorzugsweise strömt der erste Fluidstrom nach Durchströmen der ersten Pumpeinrichtung durch eine oder mehrere in der Rotorwelle angeordnete erste Querbohrungen in den Strömungskanai bzw. die Rotorwelle ein. Vorzugsweise sind mehrere erste Querbohrungen angeordnet, die radial am Umfang der Hohlwelle verteilt vorgesehen sind. Über mindestes eine, vorzugsweise mehrere zweite Querbohrungen, wird der erste Fluidstrom vorzugsweise aus dem Strömungskanal bzw. dem Inneren der hohlen Rotorwelie in die weitere Pumpeinrichtung eingeleitet. Dies erfolgt in besonders bevorzugter Ausführungsform zwischen zwei benachbarten Rotorscheiben der zweiten Pumpeinrichtung, insbesondere in Förderrichtung zwischen der ersten und zweiten Rotorscheibe. Es ist auch möglich, die zweiten Querbohrungen derart anzuordnen, dass das Einströmen des ersten Fiuidstroms in mehreren Bereichen der zweiten Pumpeinrichtung, das heißt beispielsweise zwischen der ersten und der zweiten Rotorscheϊbe und auch zwischen der zweiten und dritten Rotorscheibe erfolgt.
Bei einer Weiterbildung dieser Strömungskanäle, insbesondere Nuten aufweisenden Ausfuhrungsform der Erfindung ist im Auslassbereich der ersten Pumpeinrichtung eine Dichtscheibe angeordnet. Diese, vorzugsweise radial verlaufende Dichtscheibe, stellt sicher dass der erste Fluidstrom großteils insbesondere vollständig in Richtung des mindestens einen Strömungskanals gelenkt wird. Die Dichtscheibe kann hierbei entsprechend der Statorscheiben, die zwischen benachbarten Rotorscheiben angeordnet sind, ausgebildet bzw. angeordnet sein. Die Dichtscheibe kann entsprechend der Statorscheiben über einen Statorring im Gehäuse gehalten oder fest mit dem Gehäuse verbunden sein. Die Dichtscheibe ragt bis nahe an die Rotorweüe heran, so dass ein schmaler Dichtspalt zwischen der Dichtscheibe und der Rotorwelle ausgebildet ist. Bei Vorsehen einer Dichtscheibe ist der Einlass des bzw. der Nuten vorzugsweise in Förderrichtung zwischen der letzten Rotorscheibe der ersten Pumpeinrichtung und der Dichtscheibe angeordnet.
In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform ist anstelle des Vorsehens einer Dichtscheibe zumindest die letzte Rotorscheibe der ersten Pumpeinrichtung derart ausgebildet, dass eine Gegenströmung erzeugt wird. Die Förderrichtung dieser letzten Rotorscheibe der ersten Pumpeinrichtung ist somit entgegengesetzt der Hauptförderrichtung der Vakuumpumpe, Durch diese Rotorscheibe wird ein Teii des durch den Zwischeneinlass angesaugten weiteren Fiuidstroms entgegen der Hauptförderrichtung, das heißt in Richtung der ersten Pumpeinrichtung gefördert. Bei dieser weiteren bevorzugten Ausfύhrungsform sind die ersten Querbohrungen und/oder der Einlass der Nuten zwischen den beiden letzten Rotorscheiben der ersten Pumpeinrichtung, das heißt zwischen der letzten eine Gegenströmung erzeugende Rotorscheibe, und der letzten Rotorscheibe der Pumpeinrichtung, die in Hauptförderrichtung fördert, angeordnet. Aufgrund der erzeugten Gegenströmung ist sichergestellt, dass der erste Fluidstrom in Richtung des Strömungskanals, insbesondere in Richtung der Nuten bzw. der ersten Querbohrungen umgelenkt wird. Eine Dichtscheibe kann in dieser Ausführungsform entfallen.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird ein durch einen Zwischeneiniass angesaugter Fluidstrom aufgeteilt, wobei sodann ein Teil dieses weiteren Fluidstroms in Gegenrichtung strömt. Bei dieser Ausführungsform ist nicht nur die letzte Rotorscheibe der ersten Pumpeinrichtung zur Erzeugung einer Gegenströmung ausgebildet, sondern vorzugsweise mehrere Rotorscheiben erzeugen einen Gegenströmung. Hierbei erfolgt durch diese Rotorscheiben nicht nur das Erzeugen einer Gegenströmung sondern gleichzeitig auch ein Komprimieren des in die Gegenströmung strömenden Teils des weiteren Fluidstroms. Der in Gegenströmung strömende Teil des weiteren Fluidstroms wird innerhalb der ersten Pumpeinrichtung mit dem ersten Fluidstrom vereint. Der erste Fluidstrom strömt zusammen mit dem in Gegenrichtung geförderten Teil des weiteren Fluidstroms in Ströπnυngskanäle. Bei den Strömungskanälen handelt es sich vorzugsweise wiederum um in der Rotorwelie angeordnete in Längsrichtung verlaufende Nuten und/oder um Querbohrungen, wie vorstehend beschrieben. Der erste Fluidstrom strömt sodann zusammen mit dem Teil des weiteren Fluidstroms durch die Strömungskanäle in Richtung einer weiteren Pumpeinrichtung. Innerhalb der weiteren Pumpeinrichtung tritt dieser Fluidstrom wieder aus dem mindestens einen Strömungskanal aus, so dass ein Vereinen dieses Fluidstroms mit dem zweiten Teil des weiteren durch den Zwischeneiniass angesaugten Fluidstroms innerhalb der weiteren Pumpeinrichtung erfolgt.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen sind die einzelnen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zumindest teilweise miteinander kombiniert. Insbesondere kann das anhand der ersten Ausführungsform beschriebene Vorsehen einer Durchgangsöffnung in zumindest der ersten Rotorscheibe der weiteren Pumpeinrichtung mit dem Vorsehen mindestens eines Strömungskanals kombiniert werden, so dass ein Teil des ersten Fluidstroms durch die mindestens eine Durchgangsöffnung und ein Teil durch den mindestens einen Strömungskanai strömt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen :
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Teils einer Muiti-Inlet-Vakuumpumpe,
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Teils einer Multi-Inlet-Vakuumpumpe,
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer dritten Ausführungsform eines Teils einer Multi-Inlet-Vakuumpumpe,
Fig. 4 eine schematische Schnittansicht einer vierten Ausführungsform eines Teils einer Multi-Inlet-Vakuumpumpe, und
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie V-V in Fig. 4.
Fig. 1 zeigt den hinsichtlich der Erfindung wesentlichen Teii einer Muiti-Iniet- Vakuumpumpe. Es handelt sich hierbei um eine erste Pumpeinrichtung 10 und eine weitere bzw. zweite Pumpeinrichtung 12, die in einem gemeinsamen Gehäuse 14 angeordnet sind. Zusätzlich kann in dem Gehäuse auf der in Fig. 1 rechten Seite eine dritte Pumpeinrichtung, wie beispielsweise eine Holweckstufe vorgesehen sein.
Die erste Pumpeinrichtung 10 weist ein auf einer Rotorwelle 16 angeordnetes Rotorelement 18 auf. Das Rotorelement 18 weist im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel fünf radial verSaufende Rotorscheiben 20 auf. Die Rotorscheiben 20 weisen Rotorfiügel zum Transport von Fluid insbesondere Gas auf. Zwischen benachbarten Rotorscheiben 20 sind stationäre Statorscheiben 22 angeordnet. Die Statorscheiben 22 sind beispielsweise über Ringe fest in dem Gehäuse 14 gehalten.
Ferner ist von der Rotorweile 16, die im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel über zwei Lager 24 gelagert ist, ein weiteres bzw. zweites Rotorelement 26 der zweiten Pumpeinrichtung 12 getragen. Das zweite Rotorelement 26 weist im dargestellten Ausfύhruπgsbeispiel ebenfalls fünf Rotorscheiben 28 auf. Zwischen den Rotorscheiben 28 sind wiederum stationär ggf, über Statorringe mit dem Gehäuse 14 verbundene Statorscheiben 30 angeordnet. Die Rotorscheiben 28 weisen in einem äußeren, in Fig. 1 unschraffiert dargestellten Bereich, wiederum Flügel zum Transport von Fluid auf.
Die erste Pumpeinrichtung 10 saugt das Gas durch einen Haupteiniass 32 in dem Gehäuse 14 an. Hierdurch entsteht ein erster Fluidstrom 34 in Richtung der zweiten Pumpeinrichtung 12, bzw, in Förderrichtung 36. Die Förderrichtung 36 entspricht der Hauptförderrichtung von dem Haupteiniass 32 in Richtung eines Auslasses der in Förderrichtung hinter der letzten Pumpeinrichtung, das heißt in FIg, 1 auf der rechten Seite in dem Gehäuse vorgesehen ist.
Ferner weist das Gehäuse 14 einen Zwischeneiniass 38 auf. Der Zwischeneinlass ist in dem Gehäuse 14 zwischen der ersten Pumpeinrichtung 10 und der zweiten Pumpeinrichtung 12 angeordnet. Durch den Zwischeneinlass 38 wird ein zweiter Fluidstrom 40, ebenfalls in Förderrichtung 36 erzeugt. Der zweite Fluidstrom 40 wird durch die zweite Pumpeinrichtung 12 und eine ggf, nachgeschaltete weitere Pumpeinrichtung in Richtung des Purnpenauslasses gefördert. Bei Multi-Inlet-Pumpen liegt im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel insbesondere ein Hochvakuum an dem Haupteinlass 32 und ein etwas geringeres Vakuum an dem Zwischeneinlass 38 an. Um ein möglichst hohes Saugvermögen, das heißt ein geringes Vakuum auch an dem Zwischeneiπlass 38 erzeugen zu können, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel der Radius der Rotorscheiben 28 der zweiten Pumpeinrichtung 12 größer als der Radius der Rotorscheiben 20 der ersten Pumpeinrichtung 10.
Erfϊndungsgemäß erfolgt bei der in Fig.l dargestellten Ausführungsform ein Vereinen der beiden Fluidströme 34, 40 erst innerhalb der zweiten Pumpeinrichtung 12- In dem in Fig. 2 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel wird dies dadurch erreicht, dass die erste in Fig. 2 linke Rotorscheibe 28 der zweiten Pumpeinrichtung 12 eine Durchgangsöffnung 42 aufweist. Die Durchgangsöffnung 42 weist vorzugsweise mehrere auf einer zur Rotorwelle konzentrischen Kreislinie angeordnete Einzelnöffnungen auf. Durch das Vorsehen der Durchgangsöffnung 42 strömt der erste Fluidstrom 34 zunächst durch die Durchgangsöffnung 42 in den Bereich zwischen den beiden in Fig. 2 linken Rotorscheiben 28 der zweiten Pumpeinrichtung 12. Zwischen den beiden ersten bzw. linken Rotorscheiben 28 der zweiten Pumpeänrichtung 12 strömt der erste Fluidstrom, wie durch den Pfeil 44 dargestellt sodann radial nach außen, so dass ein Vereinen der beiden Fluidströme 34, 40 zwischen den beiden ersten Rotorscheϊben 28 der zweiten Pumpeinrichtung 12 erfolgt. Da im Bereich des Zwäscheneinlasses 38 kein Vermischen der beiden Fluidströme 34, 40 erfolgt, können im Bereich des Zwischeneinlasses 38 gunstiger Partäaldrucke erzielt werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn durch den Haupteinlass 32 und den Zwischeneinlass 38 unterschiedliche Gasgemische angesaugt werden. Die Durchgangsöffnung 42 bzw. die Einzeiöffnungen der Durchgangsöffnung 42 sind innerhalb des Bereichs in dem die Flügel der ersten Rotorscheibe 28 angeordnet sind, vorgesehen. In der Figur ist der Bereich der Flügel unschrafflert dargesteift.
Um sicherzustellen, dass der erste Fluidstrom 34 möglichst vollständig durch die Durchgangsöffnung 42 strömt und somit ein Vereinen der beiden Fluidströrne im Bereich des Zwischeneinlasses 38 vermieden ist, ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich eine Gehäusewand 46 vorgesehen. Die Gehäusewand 46 ist zwischen den beiden Pumpeinrichtungen 10, 12 angeordnet und verläuft radial. Die Gehäusewand 46 ist fest mit dem Gehäuse 14 verbunden und erstreckt sich in Richtung der Rotorweile 16. Der erste Fluidstrom 34 strömt somit nach Durchtreten der ersten Pumpeinrichtung 10 durch eine kreϊsringförmige Öffnungen 50 und sodann durch die Durchgangsöffnungen 42 der ersten Rotorscheibe 28 um zwischen den beiden ersten Rotorscheiben 28 der zweiten Pumpeinrichtung 12 in diese zu gelangen.
Bei der in Fig. 2 dargestellten zweiten bevorzugten Ausführungsform sind identische und ähnliche Bauteile mit den selben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Der wesentliche Unterschied der in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsform besteht darin, dass die erste Rotorscheibe 28 der zweiten Pumpeinrichtung 12 keine Durchgangsöffnungen 42 aufweist. Vielmehr wird der erste Fluidstrom 34 am Ende der ersten Pumpeinrichtung radial nach innen, (Pfeil 52) umgelenkt. Hierzu ist mit dem Gehäuse oder den Statorringen eine Dichtscheibe 54 verbunden. Diese verläuft ähnlich der Gehäusewand 46, bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel radial nach innen und ist gegenüber der Rotorwelle 16 durch einen Dichtspalt 56 abgedichtet. Eine weitere Besonderheit der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform besteht darin, dass die Welle 16 als Hohlwelle ausgebildet ist, so dass der erste Fluidstrom 34 durch Querbohrungeπ 58 in den Innenraum 60 der Hohlwelle 16 strömt, (Pfeil 62). Vorzugsweise sind am Umfang der Hohlweile 16 insbesondere symmetrisch mehrere Querbohrungen 58 angeordnet.
Zu den ersten Querbohrungen 58 in Strömungsrichtung 36 nachgeordnet sind zweite Querbohrungen 64 in der Hohlwelle angeordnet. Vorzugsweise sind wiederum mehrere zweite Querbohrungen 64 am Umfang symmetrisch verteilt angeordnet. Die Lage der zweiten Querbohrung 64 ist derart gewählt, dass das Fluid in Richtung eines Pfeils 67 durch die Querbohrungen 64 in die zweite Pumpeinrichtung 12 strömt, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel das Fluid zwischen den ersten beiden Rotorscheiben 28 der zweiten Pumpeinrichtung 12 einströmt. Somit ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Strömungskana! 58, 60, 64 ausgebildet, wobei der Strömungskanal einen Auslass der ersten Pumpeinrichtung mit einem Bereich innerhalb der zweiten Pumpeinrichtung verbindet, wobei es sich im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel um den Bereich zwischen den beiden ersten Rotorscheiben 28 der zweiten Pumpeinrichtung 12 handelt. Die zweiten Querbohrungen 64 können beispielsweise auch zwischen der zweiten und dritten, der dritten und vierten, usw. Rotorscheibe 28 der zweiten Pumpeneinrichtung 12 enden. Ebenso ist es möglich, dass mehrere Ebenen an Querbohrungen vorgesehen sind, so dass Querbohrungen beispielsweise sowohl zwischen der ersten und zweiten als auch zwischen der zweiten und dritten Rotorscheibe 28 enden.
Der zweite Fluidstrom 40 strömt wie auch bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform durch den Zwischeneinlass 38 ein und wird von der zweiten Pumpeinrichtung 12 in Richtung des nicht dargestellten Auslasses der Muiti- Inlet'Vakuumpumpe gefördert. Das Vereinen der beiden Fluidströme 34, 40 erfolgt wie im ersten Ausfuhrungsbeispiel (Fig. 1) beispielsweise zwischen den beiden ersten Rotorscheiben 28 der zweiten Pumpetnrichtung 12. Die in Fig. 3 dargestellte dritte Ausführungsform ist der in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsform ähnlich, so dass identisch und ähnliche Bauteile mit den selben Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
Der wesentliche Unterschied zwischen der in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten Ausführungsform besteht darin, dass die dritte Ausführungsform (Fig. 3) keine Dichtscheibe 54 aufweist. Stattdessen ist eine letzte, in Fig. 3 rechte Rotorscheibe 68 der ersten Pumpeinrichtung 10 derart ausgebildet, dass die Rotorscheibe 68 Fluid entgegen der Hauptförderrϊchtung 36 der Multi-Inlet- Vakuumpumpe in Richtung eines Pfeils 70 fördert. Dies ist dadurch realisiert, dass die Flügel der Rotorscheϊbe 68 in entgegengesetzte Richtung weisen. Aufgrund der Förderrichtung der Rotorscheibe 68 kann der erste Fluidstrom nicht durch die Rotorscheibe 68 hindurchtreten. Dies hat zur Folge, dass der erste Fluidstrom 34 entsprechend der zweiten Ausführungsform (Fig. 2) radial nach innen (Pfeil 52) gefördert wird und durch die ersten Querbohrungen 58 in den Innenraum 60 der hohlen Rotorwelle 16 strömt. Die Rotorscheibe 68 durch die ein geringer Teil des zweiten Fluidstroms 40 in entgegengesetzt zur Hauptförderrichtung 36 gefördert wird, hat somit eine gute Dichtwirkung, Hierdurch ist vermieden, dass sich die beiden Fluidströme 34, 40 bereits im Bereich des Zwischeneinlasses 38 vereinen. Entsprechend der zweiten Ausführungsform (Fig. 2) wird der erste Fluidstrom durch den Strömungskanal 58, 60, 64 innerhalb der zweiten Pumpeinrichtung 12 gefördert. Die zweiten Querbohrungen 64 sind hierbei derart in der Hohlwelle 16 angeordnet, dass der erste Fluidstrom zwischen den beiden ersten Rotorscheiben 28 der zweiten Pumpeinrichtung 12 in diese eintritt.
In der in den Fign. 4 und 5 dargestellten vierten bevorzugten Ausführungsform, sind identische und ähnliche Bauteile mit den selben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Bei der in Fig. 4 dargestellten weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wird der durch den Zwischeneilass 38 angesaugte Fluidstrom 40 _ I S —
unmittelbar nach Eintreten in die Vakuumpumpe in zwei Fluidströme 70, 71 aufgeteilt, Entsprechend der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform, wird der TeiS-Fluidstrom 70 entgegen der Hauptförderrichtung 36 gefördert. Hierdurch entsteht in der ersten Pumpeinrichtung 10 eine Gegenströmung, Diese wird durch die Flügel der Rotorscheibe 21 und der mit dem Gehäuse 14 festverbundenen Statorscheibe 23 erzeugt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Rotorscheibe 21 sowie die dazugehörige Statorscheibe 23 einen größeren Durchmesser als die anderen Rotorscheiben 20 sowie Statorscheiben 22 der ersten Pumpeinrichtung auf. Insbesondere ist der Außendurchmesser der Rotorscheibe 21 sowie der Statorscheibe 23 im Wesentlichen entsprechend den Rotorscheiben 28, bzw, den Statorscheiben 30 der zweiten bzw, weiteren Pumpeinrichtung 12.
Aufgrund der Gegenströmung, die durch den Teil-Fiuädstrom 70 erzeugt wird, tritt der erste Fluidstrom 34 aus der ersten Pumpeinrichtung nicht im Bereich des Zwischeneϊπlasses 38 aus. Vielmehr erfolgt ein Vereinen des Teil- Fluidstroms 70 sowie des ersten Fluidstroms 34 in einen Bereich 72 der ersten Pumpeinrichtung 10. Der Bereich 72 ist ein im Wesentlichen ringförmig ausgebildeter Bereich.
Der vereinte Fluidstrom aus dem ersten Fluidstrom 34 und dem Teil- Fluidstrom 70 strömt sodann durch im dargestellten Ausführungsbeiεpiel als Nuten 74 ausgebildete Strömungskanäle. Die Nuten 74 können hierbei unmittelbar in der Welle 16 angeordnet sein. Im dargestellten Ausführungsbeϊspiel ist auf der WeNe 16 ein Zwischenelement 76 angeordnet. Das Zwischenelement 76 ist beispielsweise durch Aufschrumpfen fest mit der Welle 16 verbunden, Durch Vorsehen des Zwischenelementes 76 ist es möglich, die Strömungskanäle 74 bezogen auf die Welle 16 radial nach außen zu verlagern. Dies hat den Vorteil, dass die Strömungskanäle bzw. Nuten 74 derart angeordnet sind, dass der erste Fluidstrom 34 ohne umgelenkt werden zu müssen, in die Nuten 74 einströmt. Zur Ausbildung der Strömungskanäle 74 ist um das Zwischenelement 76 eine Hülse 78 angeordnet. Anstelle eines Zwischenelemeπts 76 kann die Rotorwelle 16 auch als gestufte Welle ausgebildet sein.
Die kreiszylindrisch ausgebildete Hülse 78 dient nicht nur zur Ausbildung der Strömungskanäle 74, sondern dient im dargestellten Ausführungsbeispie! zusätziich zum Tragen der Rotorscheibe 21, die die Gegenströmung 70 erzeugt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine erste Rotorscheibe 77 der zweiten Pumpeinrichtung 12 nicht von dem zweiten Rotorelement 26 sondern ebenfalls von der Hülse 78 getragen. Dies hat den Vorteil, dass auf einfache Weise sichergestellt ist, dass das durch die Nuten 74 strömende Medium erst innerhalb der zweiten Pumpeinrichtung sich mit dem weiteren Fiuidstrom bzw. dem Teil-Fluidstrom 71 vereint. Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Vereinigung der Fluidströme zwischen der Rotorscheibe 27 und der benachbarten Rotorscheibe 28, wobei es sich bei beiden Rotorscheiben 27, 28 um Rotorscheiben der zweiten Pumpeinrichtung 12 handelt.
Die anhand der vierten Ausführungsform (Fig. 4 und 5) beschriebenen als Nuten (74) ausgebildeten Strömungskanäie können auch bei den in den Figuren 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen vorgesehen sein. Hierbei wäre sodann anstelle oder zusätzlich zu den Querbohrungen 58, 64 eine entsprechend der vierten Ausführungsform (Fign. 4 und 5) mit Nuten versehene Rotorwelle 16 vorgesehen.

Claims

Patentansprüche
1. Multi-Iniet-Vakuumpumpe, mit
einer ersten Pumpeinrichtung (10), mit einem ersten Rotorelement (18), mit mehreren in Förderrichtung (36) hintereinander angeordneten ersten Rotorscheiben (20, 21),
mindestens einer weiteren Pumpeinrichtung (12) mit einem weiteren Rotorelement (26), mit mehreren in Förderrichtung (36) hintereinander angeordneten weiteren Rotorscheiben (27, 28),
einem Haupteinlass (32) durch den ein erster Fiutdstrom (34) von der ersten Pumpeinrichtung (10) angesaugt und in Richtung der weiteren Pumpeinrichtung (12) gefördert wird und
mindestens einem Zwischeneϊnlass (38) durch den ein zweiter Fluidstrom (40) von der zweiten Pumpeinrichtung (12) angesaugt und in Richtung eines Pumpenauslasses gefördert wird,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
ein innerhalb der Vakuumpumpe erfolgendes Vereinen der beiden Fluidströme (34, 40) außerhalb des Zwischeneinlasses (38) erfolgt
2. Multi-Inlet-Vakuumpurnpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vereinen der beiden Fluidströme zumindest hauptsächlich innerhalb der mindestens einen weiteren Pumpeinrichtung (12) insbesondere zwischen zwei benachbarten weiteren Rotorscheiben (28 ; 27, 28) der weiteren Pumpeinrichtung (12) erfolgt. _ I 8 _
3. Muiti-Inlet-Vakuurnpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der zweiten Rotorscheiben (27, 28) zumindest teilweise größer ist, als der Durchmesser der ersten Rotorscheiben (20).
4. Muiti-Inlet-Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Förderrichtung (36) zumindest die erste Rotorscheibe (28) der weiteren Pumpeinrichtung (12) eine Durchgangsöffnung (42) aufweist, durch die der erste Fluidstrom (34) in die zweite Pumpeinrichtung (12) einströmt.
5. Muiti-Inlet-Vakuumpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (42) radial innerhalb der die Flügel tragenden ersten Rotorscheibe (28) der zweiten Pumpeinrichtung (12) angeordnet ist.
6. MuSti-Inlet-Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine, insbesondere radial angeordnete Gehäusewand (46) zwischen der ersten Pumpeinrichtung (10) und der zweiten Pumpeinrichtung (12), die vorzugsweise mit einer Gehäuseaußenwand dicht verbunden ist.
7. Multi-Inlet-Vakuurnpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Gehäusewand (46) und einer Rotorwelie (16) ein schmaler Dichtspalt (48) vorgesehen ist.
8. Multi-Inlet-Vakuumpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens einen Strömungskanal (58, 60, 64, 74), der die erste Pumpeinrichtung (10) mit einem Bereich innerhalb der weiteren Pumpeinrichtung (12) verbindet. _ i g _
9. Multi-Inlet-Vakuumpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (58, 60, 64, 74) zumindest teilweise innerhalb einer das erste Rotorelement (18) und das zweite Rotorelement (26) tragenden Rotorwelle (16) angeordnet ist, die vorzugsweise als Hohlwelle ausgebildet ist.
10. Multi-Inlet-Vakuumpumpe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Strömungskanal (58, 60, 64, 74) durch mindestens eine in Längsrichtung in der Rotorwelle verlaufende Nut (74) ausgebildet ist, wobei die mindestens eine Nut (74) vorzugsweise durch eine Hülse (78) und/oder ein Rotoreiement (18) radial verschlossen ist.
11. Multi-Inlet-Vakuumpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (16) mehrere insbesondere symmetrisch um den Umfang verteilt angeordnete in Längsrichtung der Rotorwelle verlaufende Nuten (74) aufweist.
12. Multi-Inlet-Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch mindestens eine in der Rotorwelle (16) angeordnete erste Querbohrung (58) im Bereich eines Auslasses der ersten Pumpeinrichtung (10) und vorzugsweise mindestens eine in der Rotorwelle (16) angeordnete zweite Querbohrung (64), die zwischen zwei benachbarten Rotorscheiben (28) der zweiten Pumpeinrichtung (12) endet
13. Multi-Inlet-Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 8 bis 12, gekennzeichnet durch eine im Auslassbereich der ersten Pumpeinrichtung (10) angeordnete Dichtscheibe (54) die sich vom Pumpengehäuse (14) zur Rotorwelle (16) erstreckt.
14. Multi-Inlet-Vakuumpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Querbohrung (58) in Förderrichtung (36) zwischen der letzten Rotorscheibe (20) der ersten Pumpeinrichtung (10) und der Dichtscheibe (54) angeordnet ist.
15. Multi-Iniet-Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die letzte Rotorscheibe (68) der ersten Pumpeinrichtung (10) derart ausgebildet ist, dass sie einen Teil des durch den Zwischeneinlass (38) angesaugten zweiten Fluidstroms (40) entgegen der Förderrichtung (36) in Richtung der ersten Pumpeinrichtung (10) fördert.
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