DE69402975T2

DE69402975T2 - Konvergierende Pumpstufe für Turbomolekularpumpe

Info

Publication number: DE69402975T2
Application number: DE69402975T
Authority: DE
Inventors: John C Helmer; Giampaolo Levi
Original assignee: Xenogenex Inc
Current assignee: Varian Inc
Priority date: 1994-05-16
Filing date: 1994-09-12
Publication date: 1997-09-04
Anticipated expiration: 2014-09-13
Also published as: DE692636T1; DE69402975D1; US5456575A; EP0692636B1; EP0692636A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pumpstufe eigentümlicher Geometrie, die speziell für Turbomolekularpumpen geeignet ist. Insbesondere bezieht sie sich auf eine Pumpstufe, die so ausgebildet ist, daß sie ein erhöhtes Verdichtungsverhältnis und einen Betriebsbereich aufweist, welcher zu höheren Drücken hin ausgedehnt ist, als es früher bekannt war.

Hintergrund der Erfindung

Pumpstufen, die in Turbomolekularpumpen benutzt werden, um Hochvakuumbedingungen zu erzeugen, existieren, wie es vorbekannt ist, in vielerlei unterschiedlichen Bauweisen, von denen einige ein Statorgehäuse beinhalten, das eine Rotorscheibe im Inneren aufweist, wobei ein Gasdurchlaß entlang eines tangentialen Kanales definiert wird, der zwischen dem Rotor und dem Stator gebildet wird.
Pumpstufen, die speziell für einen zunehmenden Pumpen-Betriebsbereich in Bezug auf Ausgangsdruck ausgelegt sind, sind in dem deutschen Patent 3,919,529 sowie der europäischen Patentanmeldung 0,445,855 besprochen, wobei letztere auf die Anmelderin lautet.
Das deutsche Patent 3,919,529 offenbart eine Vakuumpumpe mit einer Rotorscheibe mit vertieftem Umfang, der sich radial erstreckende Stufen bildet, die in Verbindung mit einem Stator, der eine Ringnut für die Aufnahme des vertieften Umfangs der Rotorscheibe besitzt, arbeiten. Rotor und Stator, die nebeneinanderliegend angeordnet sind, bilden Strömungsdurchlässe zwischen den Oberflächen der Ringnut und den entsprechenden Stufen, die am Umfang der Rotorscheibe angeordnet sind. Ein Nachteil dieser Art des Aufbaues besteht darin, daß ein Kanal gebildet wird, der an den einander gegenüberliegenden Seiten der Rotorscheibe geteilt ist; wodurch das Gas gezwungen wird, einer gewundenen Bahn zu folgen, wenn es den Teil des Kanales unterhalb der Rotorscheibe über den Saugeinlaß betritt oder wenn es den Teil des Kanals oberhalb der Rotorscheibe über den Abgabeauslaß verläßt.
Das Dokument FR-A-1.443.239 betrifft eine mechanische Vakuumpumpe, die eine im Innern gezahnte Trommel, die innerhalb eines feststehenden Gehäuses drehbar ist, sowie ein zylindrisches, stationäres inneres Glied aufweist, das relativ zur Trommel exzentrisch angeordnet und zu dieser tangential ist, wodurch zwei identische, symmetrisch angeordnete Pumpkanäle definiert werden, wobei der erste Kanal einen Querschnitt besitzt, der sich vom Einlaß gegen den Beginn des zweiten Kanales hin verringert, und der zweite Kanal einen Querschnitt besitzt, der von dem Beginn bis zu dem Auslaß hin zunimmt.
Die europäische Patentanmeldung Nr.0,445,855 offenbart eine Turbomolekularpumpe, die, zusätzlich zu üblichen Axialströmungs-Pumpstufen, eine oder mehrere Tangentialströmungs-Pumpstufen aufweist. Diese Tangentialströmungs- Pumpstufen sind an der Auslaßseite der Pumpe angeordnet, um den Ausstoßdruck bis auf Atmosphärendruck anzuheben, um dadurch die Lieferung der Pumpe bei höheren Drücken zu ermöglichen, ohne daß sie mit einer Vorstufenpumpe kombiniert ist. Die Verwendung dieser Tangentialströmungs-Pumpstufen ist entweder im molekularen oder im Druckbereich der Übergangsströmung wirksam und gestattet es, den Ausgangsdruck von ungefähr 1 Pa bis über 1o³ Pa anzuheben. Eine weitere Erhöhung des Auslaßdruckes, bis zum Atmosphährendruck, wurde durch Benutzung einer anderen Rotorbauweise erreicht, die umfängliche Schaufeln beinhaltet, die normal zum Umfangsrand angeordnet sind.
Es ist daher ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, eine modifizierte Geometrie für eine Pumpstufe des oben beschriebenen Typs zur Verfügung zu stellen, um die Gasverdichtungsleistungen zu verbessern und den Betriebsbereich von Turbomolekularpumpen, die die genannte Erfindung verkörpern, weiter auszudehnen.
Es ist ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung, eine Pumpstufe zur Verfügung zu stellen, die in eine Turbomolekularpumpe einfach eingegliedert werden kann, entweder allein oder in Zusammenwirkung mit einer oder mehreren ähnlichen Pumpstufen, um dadurch zu ermöglichen, daß die Turbomolekularpumpe zu höheren Drücken hin ausstößt, die den Atmosphärendruck erreichen, ohne daß sie mit einer Vorpumpe zusammenarbeitet.
Noch weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bauweise für eine Pumpstufe zur Verfügung zu stellen, die einfach und mit geringen Kosten herstellbar ist und die auch in der Anwendung bequem und leicht zu warten ist.

Abriß der Erfindung

Die oben erwähnten Merkmale der Erfindung und die Vorteile, die sie bieten, werden mittels der vorliegenden Erfindung vermittels einer verbesserten, als Bestandteil einer Turbomolekularpumpe vorgesehenen Tangentialströmungs- Pumpstufe mit einer nicht-zentrischen Geometrie erreicht. Die verbesserte Pumpstufe weist ein Hüllgehäuse auf, das aus zwei Platten besteht, die einen Saugeinlaß bzw. Abgabeauslaß, der darin enthalten ist, aufweisen und längs ihrer betreffenden Umfangsränder miteinander verbunden sind, um dadurch einen ersten Bereich enger Toleranz mit den gegenüberliegenden Plattenoberflächen einer Rotorscheibe und eines darin enthaltenen Statorringes zu bilden. Die Rotorscheibe ist in im wesentlichen koplanarer Lagebeziehung zum Statorring angeordnet, so daß ein in der Drehrichtung des Rotors sich verjüngender Kanal konvergierender enger Toleranz zwischen der inneren Seitenfläche des Statorringes, die teilweise vertieft ist, und der umfänglichen Seitenfläche der Rotorscheibe definiert wird; wobei Ausgabeauslaß und Saugeinlaß an den entgegengesetzten Enden des Kanales gelegen sind. Ein glatter Teil der inneren Seitenfläche des Statorringes und der Seitenfläche der Rotorscheibe bilden zwischen sich einen zweiten Bereich enger Toleranz.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nun in näheren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Abschnittes einer Turbomolekularpumpe mit einer teilweise gebrochenen Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Pumpstufe der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 2 eine Draufsicht der Pumpstufe der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht ist, die einen Abgabeauslaß der Pumpstufe der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 4 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen Verdichtungsverhältnis und Ausgabedruck einer Pumpstufe der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 5 eine schematische perspektivische Ansicht eines Abschnittes des Gehäuses der Turbomolekularpumpe ist, worin die Pumpstufen der vorliegenden Erfindung in einer bevorzugten Anordnung dargestellt sind.
Fig. 6 in einer Fig. 2 entsprechenden Ansicht ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Fig. 7 in einer Fig. 2 entsprechenden Ansicht ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Ins einzelne gehende Beschreibung der Erfindung

Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf Fig. 1 bis 3 beschrieben. In Fig. 1 sind ein Turbomolekularpumpengehäuse 1 und ein Ausgangsdurchlaß 2 dargestellt, die eine Pumpstufe 3 der vorliegenden Erfindung aufweisen. Wie gezeigt, weist die Pumpstufe 3 eine obere Verschlußplatte 4 und eine untere Verschlußplatte 5 auf, die eine Rotorscheibe 6 in konzentrischer Anordnung relativ zu einem umfänglich angeordneten Statorring 7 beherbergen, der in dem Ausgangsdurchlaß 2 angeordnet ist. Der Statorring 7 hat von der Rotorscheibe 6 einen Abstand, um einen ersten Bereich enger Toleranz zwischen der Seitenfläche des Umfangsrandes der Rotorscheibe 6 und der inneren, sich umfänglich erstreckenden Fläche des Statorringes 7 zu bilden.
Wie in Fig. 2 gezeigt, bildet eine sich linear verjüngende Nut im Statorring 7 einen Kanal 8. Ein Saugeinlaß 9 und ein Abgabeauslaß 10 sind an den einander entgegengesetzten Enden des Kanales angeordnet, um einen Einlaßbereich 11 bzw. einen Abgabebereich 12 innerhalb des genannten Kanales zu definieren. Der Einlaßbereich an dem Beginn des Kanales 8, der dem Saugeinlaß 9 zugeordnet ist, ist wesentlich größer als der Abgabebereich am Ende des Kanales 8, der dem Abgabeauslaß 10 zugeordnet ist. Der Kanal 8 beginnt am Umfangsrand des Saugeinlasses 9 und verjüngt sich konvergierend in seinem Verlauf längs einer Umfangsrichtung um die Rotorscheibe 6, entsprechend der Drehrichtung des Rotors 14, so daß der Querschnittsbereich des Kanales 8 sich mit vorbestimmter Rate bei Annäherung an den Abgabebereich 12 verringert. Die Rate, mit der sich der Kanal verjüngt, kann linear sein, wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, oder expotentiell oder sinusförmig oder entsprechend anderer Funktionsbeziehung, je nach gewünschten Betriebseigenschaffen. Vorzugsweise sind der Saugeinlaß 9 und der Abgabeauslaß 10 etwa innerhalb 330º voneinander am Umfang des Statorringes versetzt. Die übrigen 30º des nicht-genuteten Bereiches des Stators bilden, wie in Fig. 2 gezeigt, einen zweiten Bereich 30 enger Toleranz zwischen dem Rotor und dem Stator.
Eine Stufe 15 ist am Beginn des Kanales 8, angrenzend an den Saugeinlaß 9, an der Übergangsstelle zwischen dem genuteten Kanal und dem Bereich 30 enger Toleranz ausgebildet, mit einer Tiefe, die gleich der größten Tiefe der Nut im Einlaßbereich 11 ist. Der Saugeinlaß 9 ist so ausgebildet, daß er einen Durchmesser besitzt, der kleiner ist als die Öffnung der Nut in dem Einlaßbereich 11, daher befindet sich die Mündung des Saugeinlasses 9, ebenso wie die entsprechende Öffnung in der oberen Platte 4, vollständig innerhalb der Abmessungen des Kanales 8. Der Abgabeauslaß 10 ist jedoch so gestaltet, daß er einen größeren Durchmesser besitzt als die Öffnung des Kanales 8 in dem Abgabebereich 12, um zu ermöglichen, daß das durch den genannten Kanal hindurch gepumpte Gas schneller austreten kann. Um den Austritt des Gases über den Abgabeauslaß 10 zu erleichtern, ist, wie besser in Fig. 3 gezeigt ist, eine radiale Vertiefung 31 in dem Statorring 7 am Ende des Kanales 8 vorgesehen. Vorzugsweise hat das Verhältnis zwischen dem Radius des Kanales 8, gemessen an dem Saugeinlaß 9, und dem Radius am Abgabeauslaß 10 den Wert von 1/10.
Pumpen vom Gaede-Typ, wie sie früher benutzt wurden, brachten Kanäle von im wesentlichen gleichförmigem Querschnitt zur Anwendung, was dazu führt, daß die Verdichtung bei solchen Pumpen schnell abfällt, wenn die molekulare, mittlere freie Weglänge zwischen Stößen kleiner wird als der Radius des Kanales und die Strömungsbedingungen von molekular zu viskos übergehen. Während die viskose Verdichtung in einem gleichförmigen Kanal mit einem Durchmesser von beispielsweise 1 cm sehr niedrig ist, wurde gefunden, daß durch Verjüngen des Kanales für die Bildung einer Öffnung kleiner Abmessung am Abgabebereich des Kanales das Verdichtungsverhältnis wesentlich höher ist. Insbesondere wurde gefunden, daß beispielsweise für eine lineare Verjüngung das Verdichtungsverhältnis K∅ in viskoser Strömung durch folgende Gleichung bestimmt ist:
worin
Vs die mittlere Widerstandsgeschwindigkeit des Gases ist;
V∅ die thermische Molekulargeschwindigkeit ist;
Σ&sub1; der molekulare freie Weg am Eingang des Kanales ist;
a&sub1; der Radius des Einganges des Kanales ist;
a&sub2; der Radius des Ausganges des Kanales ist;
L die Länge des Kanales ist.
Für die Ermittlung von Σ&sub1; kann die molekulare mittlere freie Weglänge bei einem Druck P aus der folgenden Beziehung abgeschätzt werden:
Daher erhalten wir, wenn wir annehmen, daß 3Vs/V∅ = 1 at bei einem Druck von ungefähr 666,5 Pa:
Für eine Länge des Kanals von 200 mm, a&sub1; = 1 mm und a&sub2; = ∅.1 mm erhalten wir K∅ = 21.
Für einen Kanal gleichförmigen Querschnitts, wo a&sub1; =a&sub2; =1 mm, erhalten wir K∅ =3.
Im Zustand der Strömung null, d.h. bei der die Verdichtung definiert ist, beträgt der Ausgangsdruck des verjüngten Kanales: P=666.5 21=14 1∅³ Pa
Bei einer Länge des Kanales von 100 mm, a&sub1; =1 mm und a&sub2; =∅.1 mm erhalten wir K∅ = 11 für den verjüngten Kanal anstelle von K∅ =2 für den Kanal gleichförmigen Querschnitts.
Bei molekularen Strömungsbedingungen, im Gegensatz zu viskoser Strömung, ergibt sich das Verdichtungsverhältnis K∅ aus folgender Gleichung:
Wenn wir annehmen, daß 3Vs /V∅ = 1, und a(x) funktionsmäßig die Abmessung der Verjüngung des Kanales darstellt, für einen Kanal gleichförmigen Querschnitts, wo a eine Konstante ist, beispielsweise a&sub1; =a&sub2; =1∅ mm, dann erhalten wir:
K∅ = exp(L/a)
Für einen linear verjüngten Kanal, beispielsweise a&sub1; =1∅ mm, a&sub2; =1 mm, erhalten wir:
Das Verdichtungsverhältnis K∅ ist daher bei molekularen Strömungsbedingungen für einen verjüngten Kanal höher als für einen linearen Kanal.
Es ist zu bemerken, daß für Kanäle, die sich anders als in linearem Verhältnis verjüngen, etwa mit exponentieller oder sinusförmiger Verjüngung, a(x) dieses Verhältnis entsprechend der Gleichung (2) wiedergibt.
Durch eine ausgezogene Linie ist in Fig. 4 das Verhältnis zwischen Verdichtungsverhältnis K∅ und Ausgangsdruck für eine Pumpstufe mit verjüngtem Kanal angegeben, und zwar verglichen mit dem Verdichtungsverhältnis für eine übliche Tangentialpumpstufe mit gleichförmigem Kanal, was in Fig. 4 durch eine gestrichelte Linie angegeben ist. Wie aus Fig. 4 offensichtlich ist, ist die Leistung der neuen Pumpstufenbauweise besser als die der früheren Pumpstufe, insbesondere wenn der Druck auf mehr als 100 Pa ansteigt, wo, wie es durch die gestrichelte Linie angegeben ist, K dramatisch abfällt, im Gegensatz zur Leistung der vorliegenden Erfindung.
Die hohe Leistung der Pumpstufe der vorliegenden Erfindung erlaubt alternativ die Verwendung einer Mehrzahl kurzer Kanäle anstelle eines einzigen langen Kanals, in der gleichen Pumpstufe, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Bei dieser Lösung ist die Pumprate in Abhängigkeit von der Anzahl der in jeder Pumpstufe vorgesehenen Kanäle erhöht, beispielsweise ist die Pumprate einer Pumpstufe mit zwei Kanälen doppelt so hoch wie die Rate einer Pumpstufe mit einem einzelnen Kanal.
Fig. 1 zeigt auch die übrigen, bekannten Pumpstufen, die in Reihe mit der Pumpstufe der vorliegenden Erfindung geschaltet sind, um ein gesamtes Turbomolekularpumpensystem in einem illustrativen Ausführungsbeispiel zu bilden. Insbesondere sind gezeigt: eine Axialströmungs-Pumpstufe 16 mit einem Schaufel rotor 19 und einem Schaufelstator 20, eine erste Tangentialströmungs-Pumpstufe 17 mit einer Rotorscheibe 22, die konzentrisch zu einem Stator angeordnet ist, der aus zwei Platten 24, 26 und einem Ring 25 besteht, und eine zweite Tangentialströmungs-Pumpstufe 18 mit einer Rotorscheibe 27, die mit Schaufeln 21 versehen ist, und mit einem Stator, der aus zwei Platten 23, 28 und einem Ring 29 besteht.
In Fig. 6 ist, wie zuvor besprochen, ein erstes modifiziertes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der verjüngte Kanal verkürzt, im Gegensatz zu dem vorherigen Ausführungsbeispiel, um eine Mehrzahl identisch verjüngter Kanäle 32, 32a, 32b zu definieren, die zwischen der Rotorscheibe 35 und dem Statorring 36 angeordnet sind und jeder mit einem Saugeinlaß 33, 33a und 33b sowie einem Abgabeauslaß 34, 34a und 34b versehen sind. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Statorring 36 mit einer Reihe radialer Nuten von sich im Uhrzeigersinne verringernder Tiefe versehen, die mit der seitlichen Oberfläche der Rotorscheibe 35 eine Reihe verjüngter Kanäle 32, 32a und 32b definieren, die durch Bereiche 37, 37a und 37b enger Toleranz zwischen der seitlichen Oberfläche des Rotors 35 und des Statorringes 36 voneinander getrennt sind. Stufen 50, 50a und 50b sind zwischen den Nuten und den Bereichen 37, 37a und 37b ausgebildet, wobei die Höhe dieser Stufen gleich der größten Tiefe der Nuten ist, wo die kreisrunden Saugeinlässe 33, 33a und 33b gelegen sind.
Der wesentlichste funktionelle Unterschied zwischen diesem alternativen Ausführungsbeispiel und dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 besteht darin, daß für die gleiche Winkelgeschwindigkeit des Rotors 35 die Leistungen der verjüngten Pumpstufe besser ausgenützt werden und die Pumprate erhöht ist. Dies bedeutet, daß das Gewicht der Pumpe sowie die Komplexität der gesamten Pumpenanordnung verringert sind.
Nochmals auf Fig. 1 Bezug nehmend, ist zu bemerken, daß verschiedene Pumpstufen in der gleichen Turbomolekularpumpe untergebracht werden können. Bei diesem mehrstufigen Ausführungsbeispiel sind die Saugeinlässe und Abgabeauslässe so angeordnet, daß sie ermöglichen, daß das Gas axial von einer Pumpstufe zur anderen auf einem direkten Wege strömt. Daher entspricht die winkelmäßige Anordnung des Abgabeauslasses einer Pumpstufe der winkelmäßigen Position eines Saugeinlasses der folgenden Pumpstufe.
Unter Bezug auf Fig. 5 hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, eine Folge von Pumpstufen, wie sie oben beschrieben sind, vorzusehen, wobei die Anzahl der Kanäle in jeder aufeinanderfolgenden Pumpstufe, ausgehend von dem mit Pfeil A bezeichneten Einlaß der Pumpe, wo molekulare Strömungsbedingungen herrschen, zu dem Auslaß der Pumpe hin abnimmt, der durch Pfeil B bezeichnet ist, wo viskose Strömungsbedingungen herrschen.
Es wird noch auf Fig. 5 Bezug genommen, wo ein Pumpenausführungsbeispiel schematisch gezeigt ist, bei dem drei Pumpstufen 38, 39 und 40 in einem Pumpengehäuse 53 vorgesehen sind. Die Pumpstufe 38 weist wie gezeigt drei Kanäle 41, 41a und 41b auf, die zweite Stufe weist zwei mit 42 und 42a bezeichnete Kanäle auf und die letzte Stufe besitzt einen Kanal 43, wobei jeder Kanal gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Die Pumprate ist daher beträchtlich verbessert, beträgt das Dreifache der Standardrate einer Pumpenstufe mit einem Kanal im Falle von drei Kanälen und das Doppelte der Standardrate einer Pumpstufe mit einem Kanal im Falle von zwei Kanälen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Pumpstufen 38, 39 und 40 so angeordnet, daß sie einen kleinen Spalt 54 und 55 zwischen den aufeinanderfolgenden Stufen bilden, um zu ermöglichen, daß das von einem Abgabeauslaß einer Stufe kommende Gas die Saugeinlässe der folgenden Pumpstufe betreten kann. Um zu verhindern, daß ein Druckabfall auftritt, wenn das verdichtete Gas von einer Stufe auf die darauffolgende übergeht, ist das Volumen innerhalb jeder folgenden Stufe, das eine Gasexpansion und einen resultierenden Druckabfall beherbergt, verkleinert, indem die Anzahl der Kanäle in jeder folgenden Stufe verringert ist. Verschiedene Arten üblicher Pumpstufen sind, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, außerdem vorgesehen, obgleich dies in Fig. 5 nicht dargestellt ist.
In der Fig. 7 ist ein alternatives drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Rotorscheibe 44 mit umfänglichen Schaufeln 45, 45a und 45b versehen, die in Ebenen senkrecht zur Ebene der Scheibe 44 gelegen sind. Wie bereits während der Durchführung von Versuchen für die mit Pumpstufen gemäß der europäischen Anmeldung Nr. 0,445,855 ausgerüsteten Pumpe erkannt worden ist, kann diese unterschiedliche Rotorbauweise bei Druckbereichen über 10³ Pa eine weitere Erhöhung des Auslaßdruckes erzeugen, bis zum Atmosphärendruck. Mit der verjüngten Kanalbauweise sind jedoch die Druckwerte am Auslaß gegenüber der früheren Ausführungsform wesentlich erhöht.
Unter weiterem Bezug auf Fig. 7 weist die Pumpstufe 46 eine Welle 47 auf, die sich in der Pumpstufe axial erstreckt und eine Rotorscheibe 44 mit umfänglichen Schaufeln 45, 45a und 45b trägt. Ein koplanarer Statorring 48 umgibt den Rotor 44, ist jedoch von dem genannten Rotor in einem solchen Abstand, daß ein freier, verjüngter Kanal 49 zwischen dem radialen Umfang des genannten Rotors 44 und dem Statorring 48 definiert wird. Der Kanal 49 ist außerdem mit einem Saugeinlaß 51 und einem Abgabeauslaß 52 versehen. Übliche Rotoren, die aus einem monolithischen Satz paralleler Scheiben bestehen, die aus einem einzigen Legierungsblock gebildet sind, können weiterhin für die oben offenbarten Pumpstufen benutzt werden, und der verjüngte Kanal 49 des Stators kann auf einfache Weise durch Schmieden erhalten werden. Dieser weitere Vorteil der Erfindung in Verbindung mit der Verwendung von Mehrfachkanälen, lediglich wo dies erforderlich ist, wie oben offenbart, hält die Herstellungskosten dieser hochentwickelten Turbomolekularpumpen etwa gleich wie diejenigen von Pumpen mit gleichförmigen Kanälen.

Claims

1. Turbomolekularpumpe mit einer Tangentialströmungs-Pumpstufe (3), wobei besagte Tangentialströmungs-Pumpstufe aufweist:

ein Hüllgehäuse, wobei besagtes Hüllgehäuse ein einander gegenüberstehendes Paar miteinander verbundener Platten (4, 5) aufweist, wobei besagte Platten einen Saugeinlaß bzw. Abgabeauslaß (9, 10) besitzen;

eine Rotorscheibe (6; 44), die innerhalb des besagten Hüllgehäuses angeordnet ist, wobei besagte Rotorscheibe ein Paar zueinander entgegengesetzter ebener Oberflächen und eine Seitenfläche aufweist, wobei jede besagte ebene Oberfläche einer betreffenden Platte des besagten Hüllgehäuses zugekehrt ist und dazwischen einen ersten Bereich enger Toleranz definiert;

einen Statorring (7) mit einer inneren, teilweise mit einer radialen Nut versehenen inneren Oberfläche, der innerhalb des genannten Gehäuses angeordnet ist, wobei besagter Statorring (7) im wesentlichen koplanar zu dem besagten Rotor (6; 44) ist und ein glatter Teil der besagten inneren Oberfläche des besagten Statorrings (7) einen zweiten Bereich enger Toleranz mit der besagten Seitenfläche der besagten Rotorscheibe definiert;

wobei besagte Seitenfläche der besagten Rotorscheibe (6; 44) und die besagte, mit der Nut versehene innere Oberfläche des besagten Statorringes (7) in Zusammenwirkung zwischen sich einen Kanal (8) bilden, wobei besagter Kanal ein Paar einander entgegengesetzter Enden (11, 12) besitzt, die den besagten Saugeinlaß und besagten Ausgabeauslaß (9, 10) an den besagten betreffenden, entgegengesetzten Enden angeordnet aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Tiefe der besagten Nut in der besagten inneren Oberfläche des Statorringes (7) in einer Drehrichtung der besagten Rotorscheibe (6; 44) abnimmt, wodurch besagter Kanal (8) sich vom besagten Saugeinlaß (9) zum besagten Abgabeauslaß (10) hin konvergierend verjüngt.

2. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 1, bei der die genannte Verjüngung des genannten Kanales linear ist.

3. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 1, bei der die Verjüngung des genannten Kanales exponentiell ist.

4. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 1, bei der die Verjüngung des genannten Kanales sinusförmig ist.

5. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 1, bei der der besagte verjüngte Kanal ferner eine radiale Wand aufweist, die eine Stufe (1 5) in der Nähe des genannten Saugeinlasses (9) bildet.

6. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 5, bei der der besagte Saugeinlaß (9) so dimensioniert ist, daß er vollständig innerhalb des besagten verjüngten Kanales (8) angeordnet ist.

7. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 6, bei der der genannte Abgabeauslaß (10) so dimensioniert ist, daß er mit einem ersten Teil innerhalb des besagten konvergierenden Teiles des besagten verjüngten Kanales (8) und mit einem zweiten Teil innerhalb der besagten inneren Oberfläche des Statorringes angeordnet ist.

8. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 7, bei der der besagte Abgabeauslaß (10) und der besagte Saugeinlaß (9) in Pojektion auf die Ebene des

Statorringes vorzugsweise um 330º azimutal längs einer Umfangsfläche des besagten Statorringes zueinander versetzt angeordnet sind.

9. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 8, bei der die besagte Rotorscheibe (44) ferner umfängliche Schaufeln (45, 45a, 45b) auweist, die senkrecht zu den besagten seitlichen, ebenen Rotoroberflächen angeordnet sind.

10. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 9, außerdem eine Mehrzahl vom Pumpstufen (38, 39, 40) aufweisend, wobei jede der besagten Pumpstufen einen sich verjüngenden Kanal aufweist.

11. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 10, bei der jedes Paar von Pumpstufen (38, 39, 49) gegenseitig so angeordnet ist, um das Gas von jedem Abgabeauslaß zu jedem benachbarten Saugeinlaß strömen zu lassen.

12. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 11, außerdem eine Mehrzahl von Pumpstufen (38, 39, 40) aufweisend, wobei jede der besagten Pumpstufen eine Mehrzahl der besagten verjüngten Kanäle besitzt, wobei die Anzahl der genannten verjüngten Kanäle vom Einlaß gegen den Auslaß der besagten Pumpe hin abnimmt.