DE29717079U1

DE29717079U1 - Compoundpumpe

Info

Publication number: DE29717079U1
Application number: DE29717079U
Authority: DE
Original assignee: Leybold Vakuum GmbH
Current assignee: Leybold GmbH
Priority date: 1997-09-24
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 1997-11-06
Anticipated expiration: 2007-09-25
Also published as: DE59808840D1; US6422829B1; EP1017944B1; WO1999015793A1; EP1017944A1; JP2001517757A

Description

97.011 GM

LEYBOLD VAKUUM GMBH

Compoundpumpe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Reibungsvakuumpumpe mit mindestens einer Turbomolekularpumpenstufe, einer sich daran druckseitig anschließenden Gewindepumpenstufe sowie einer zwischen der Turbomolekularpumpenstufe und der Gewindepumpenstufe befindlichen Füllstufe.

Bei Turbomolekularpumpen mit nachgeschalteten Gewindestufen, auch Compoundpumpen genannt, muß das geförderte Gas aus einem Förderraum mit relativ großem Volumen, in dem sich die Axialverdichterstufen befinden, in einen Förderraum (Förderspalt) mit relativ kleinem Volumen, in dem sich das Gewinde befindet, überführt werden. Bekannte Gestaltungen dieses Übergangsbereichs haben den Nachteil, daß es zu Strömungsabrissen kommt. Diese beeinträchtigen in erheblichem Maße das Saugvermögen der Pumpe.

Aus der DE-A-196 32 874 ist bekannt, zwischen der Turbomolekularpumpenstufe und der sich daran anschließenden Gewindepumpenstufe eine Füllstufe vorzusehen, die mit Flügeln ausgerüstet ist. Die Herstellung einer Zwischenstufe dieser Art ist aufwendig. Außerdem erschweren die Flügel der Zwischenstufe die Montage.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ausbildung der Füllstufe wesentlich zu vereinfachen,

ohne auf eine effekive Beschickung der Gewindepumpenstufe verzichten zu müssen.

Erfindungsgemäß wird diese Ausgabe dadurch gelöst, daß die Füllstufe als Zentrifugalstufe ausgebildet ist. Bestandteile der Zentrifugalstufe sind rotierende Stege, die sich in Höhe des saugseitigen Bereichs der Gewindepumpenstufe befinden. Die Zentrifugalpumpe hat die Wirkung, daß die aus der Turbomolekularpumpenstufe austretenden Gase umgelenkt, verdichtet und dem Förderraum der Gewindepumpe zugeführt werden. Der Gasstrom ist weitgehend kontinuierlich, so daß es nicht mehr zu den störenden Strömungsabrissen kommt.

Dadurch, daß die Zentrifugalstufe eine Umlenkung der Gasströmung nach außen bewirkt, besteht die Möglichkeit, für den Förderspalt der Gewindepumpenstufe einen relativ großen Durchmesser zu wählen, so daß die rotierende Pumpfläche der Gewindepumpenstufe eine hohe Umfangsgeschwindigkeit hat.

Ist der Innendurchmesser des außenliegenden Stators der Gewindepumpenstufe größer als der Außendurchmesser des Rotors der Turbomolekularpumpenstufe, dann besteht unter der Voraussetzung, daß der Stator der Turbomolekularpumpe in an sich bekannter Weise aus Distanzringen und Schaufelhalbringen besteht, die Möglichkeit, den Stator beider Pumpenstufen ohne Demontage des Rotors der Turbomolekularpumpenstufe zu montieren bzw. demontieren. Diese Abmessungen erlauben es, das rotierende System der erfindungsgemäßen Compoundpumpe zu wuchten und dann erst die Statorbauteile zu montieren.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigen

• ·

Figur 1 einen Teillängsschnitt durch ein Ausführungs beispiel für eine Reibungsvakuumpumpe nach der Erfindung und

Figuren 2 bis 5 Draufsichten auf verschiedene Varianten für die Zentrifugalstufe.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 sind die Pumpe selbst mit 1, ihr Einlaß mit 2 und ihr Auslaß mit 3 bezeichnet. Das Gehäuse der Pumpe 1 umfaßt die beiden Abschnitte 4 und 5.

Der Gehäuseabschnitt 4 umgibt den Stator 6 und den Rotor 7 der Turbomolekularpumpenstufe. Der Stator 6 umfaßt die nur schematisch angedeuteten Schaufelhalbringe 8 sowie die Distanzringe 9, die zusammen ein sich selbst zentrierendes Statorpaket bilden. Der Rotor 7 ist mit den Rotorschaufeln 10 ausgerüstet.

Der Gehäuseabschnitt 4 umgibt ebenfalls den Stator 11 und den Rotor 12 der Gewindepumpenstufe, deren Förderraum bzw. Förderspalt mit 13 bezeichnet ist. Das Gewinde 14 dieser Stufe kann stator- oder rotorseitig angeordnet sein. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist es statorseitig angeordnet und Bestandteil einer unabhängig vom Gehäuseabschnitt montierbaren Statorhülse 15. Der Rotor 7 der Turbomolekularpumpenstufe 7,8 und der Rotor 12 der Gewindepumpenstufe 11,12 sind Bestandteile eines gemeinsam rotierenden Systems 7,12. Der Rotor 12 der Gewindepumpenstufe 11,12 bildet das druckseitige Ende dieses Systems und kann als Scheibe oder glockenförmig (wie in Figur 1 dargestellt) ausgebildet sein.

Der Gehäuseabschnitt 5 umgibt den Antriebsmotor 16, dessen Stator mit 17 und dessen Rotor mit 18 bezeichnet sind. Der Gehäuseabschnitt 5 ist Bestandteil eines Chassis 19 mit einem Innenraum, in dem sich der Antriebs-

• &diams; ·

motor 16 und weitere Bauteile befinden. Im Chassis 19
ist auch die die Rotoren 7 und 12 der Compoundpumpe tragende Welle 21 gelagert. Nur das obere Lager 22 ist
sichtbar. Im übrigen ist das Chassis 19 Träger aller
weiteren Bauteile der Pumpe 1.

Im montierten Zustand der Pumpe 1 sind die Gehäuseabschnitte
miteinander verbunden. Die Statorhülse 15
stützt sich auf dem Chassis 19 ab. Der Innendurchmesser ist etwas größer als der Außendurchmesser des Rotors 7
der Turbemolekularpumpenstufe, damit die Statorhülse 15 - bei entferntem Gehäuseabschnitt 4 und demoniertem Stator 6 der Turbomolekularpumpenstufe 6,7 - demontierbar
ist. Dadurch besteht die Möglichkeit, sämtliche Statorbauteile 8,9,15 erst nach der Montage und auch nach dem Wuchten des rotierenden Systems 7,12 zu montieren.

Der saugseitigen Stirnseite der Statorhülse 15 liegt ein Ring 23 auf, dessen Innenrand dem Innendurchmesser der
Distanzringe 2 entspricht. Im monierten Zustand der Pumpe stützt sich das Statorpaket 6 auf dem Ring 23 ab.

Zwischen der Turbomolekularpumpenstufe 6,7 und der Gewindepumpenstufe
11,12 befindet sich eine Füllstufe,die als Zentrifugalstufe 24 ausgebildet ist. Sie umfaßt sich im wesentlichen radial nach außen erstreckende Stege 25, die der letzten Rotorschaufelreihe zugewandte Taschen 26 bilden. Verschiedene Ausführungsformen der Zentrifugalstufe
24 sind in den Figuren 2 bis 5 dargestellt.
Zwischen den Stegen 25 befinden sich die Taschen 26, die nach oben und nach außen offen sind. Der Pfeil 27 gibt
jeweils die Drehrichtung an.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Zentrifugalstufe 2 4 Bestandteil des Rotors 12 der Gewindepumpenstufe. Sie ist auf der den Schaufeln 10 der Turbomoleku-

larpumpenstufe 7,10 zugewandten Seite des scheiben- oder glockenförmig ausgebildeten Rotors 12 ausgebildet.

Die Tiefe der Taschen 26 kann radial nach außen zunehmen (Fig.l). Ihre Lage ist so gewählt, daß sich die peripheren Öffnungen der Taschen 2 6 in Höhe des Eintritts der Gewindepumpenstufe 11,12 befinden. Die Stege bei der Ausführungsform nach Figur 2 erstrecken sich radial. Die Stege 25 bei den Ausführungsformen nach den Firguren 3 und 4 sind in Bezug auf die Drehrichtung 27 nach hinten geneigt, bei der Ausführung nach Figur 5 nach vorne. Der Austrittswinkel der Stege (Schaufel der Zentrifugalstufe) bestimmt den statischen und den dynamischen Anteil der Druckhöhe. Ist der Steg rückwärts gekrümmt, ergibt sich ein hoher statischer Anteil. Außerdem wird der Umlenkungsgrad in Umfangsrichtung durch eine Rückwärts krümmung verstärkt. Ist der Steg vorwärtsgekrümmt, ergibt sich ein hoher dynamischer Anteil.

Figur 1 läßt noch erkennen, daß die radialen Abmessungen der Taschen 2 6 im wesentlichen der pumpaktiven Länge der Schaufeln 10 der letzten druckseitig gelegenen Rotorschaufelreihe entspricht. In der Zentrifugalstufe 24 werden die die Turbomolekularpumpenstufe verlassenden Gase infolge der Wirkung der Stege 26 und Taschen 27 umgelenkt, und zwar in Richtung des Förderspaltes 13 der Gewindepumpenstufe 11,12. Gleichzeitig findet eine Verdichtung statt, so daß Strömungsabrisse weitestgehend vermieden sind.

Claims

97.011 GM Reibungsvakuumpumpe ANSPRÜCHE

1. Reibungsvakuumpumpe (1) mit mindestens einer Turbomolekularpumpenstufe (6,7), mit einer sich daran druckseitig anschließenden Gewindepumpenstufe (11,12) und mit einer zwischen Turbomolekularpumpenstufe (6,7) und Gewindepumpenstufe (11,12) angeordneten Füllstufe 24), dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstufe 24) als Zentrifugalstufe ausgebildet ist.

2. Reibungsvakuumpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifugalstufe (24) sich im wesentlichen radial erstreckende Stege (25) umfaßt, die peripher offene Taschen (26) bilden und die sich in Höhe des saugseitigen Bereichs der Gewindepumpenstufe (11,12) befinden.

3. Reibungsvakuumpumpe (1) nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet , daß sich die Stege (25) der Füllstufe an die druckseitig letzte Rotorschaufelreihe anschließen und daß die radiale Erstreckung der Stege (25)der aktiven Länge der Schaufeln dieser letzten Rotorschaufelreihe entsprechen.

4. Reibungspumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der sich zwi-

sehen den Stegen (25) befindlichen Taschen (26) mit steigendem Radius zunimmt.

5. Reibungspumpe (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet/ daß die sich im wesentichen radial erstreckenden Stege (25) in Bezug auf die Drehrichtung des rotierenden Systems (7,12) nach hinten geneigt sind.

6. Reibungspumpe (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch- gekennzeichnet, daß die sich im wesentlichen radial erstreckenden Stege (25) in Bezug auf die Drehrichtung des rotierenden Systems (7,12) nach vorne geneigt sind.

7. Reibungspumpe (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (12) der Gewindepumpenstufe (11,12) scheiben- oder glockenförmig ausgebildet ist und daß die Füllstufe (24) Bestandteil des Rotors (12) ist.

8. Reibungspumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Statoren (6,11) unabhängig von ihren Rotoren (7,12) demontierbar sind.

9. Reibungspumpe (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Statoren (6,11) aus von einem Gehäuse (6) umfaßten Bauteilen (8,9,15) bestehen.

10. Reibungspumpe (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (11) der Gewindepumpenstufe (11,12) als separate Hülse (15) ausgebildet ist.