NL8801420A - Turbomoleculairpomp. - Google Patents

Description

N.0.35.159 1

Turbomoleculai rpomp

De uitvinding heeft betrekking op een turbomoleculairpomp met rotor- en statorschijven, die afwisselend achter elkaar zijn aange-5 bracht, waarbij de statorschijven door afstandsringen van elkaar zijn gescheiden.

Rotor- en statorschijven van turbomoleculairpompen bestaan in het algemeen telkens uit een binnenste draagring, die aan de buitenzijde is voorzien van schoepen. De schoepen van de rotorschijven, die met hoge 10 snelheid rondlopen, geven in samenwerking met de statorschoepen de pompwerking. Door afstandsringen, die aan de buitenomtrek tussen de statorschijven liggen, worden deze zodanig op afstand gehouden, dat de rotorschijven daartussen zonder aanraking kunnen roteren. Statorschijven en afstandsringen vormen zo gemeenschappelijk de stator, die door 15 de binnenwand van het pomphuis wordt gecentreerd.

De ruimte, die enerzijds wordt begrensd door de binnenwand van het pomphuis en anderzijds door statorschijven en afstandsringen, vormt met betrekking tot de terugstroming een uiterst kritische plaats bij turbo-mol ecul airpompen. Omdat tussen de voorvacuumzijde en de hoogvacuumzijde 20 van de pomp gedurende het bedrijf een zeer grote drukverhouding in de grootte-orde van vele machten van tien (bijvoorbeeld 10-1^) wordt •opgebouwd, zijn slechts geringe hoeveelheden gas voldoende, om de drukverhouding en daardoor het eindvacuum van de pomp in orden van grootte te reduceren. Zelfs als de binnenwand van het pomphuis alsmede de 25 buitenvlakken van de statorschijven en de afstandsringen met veel moeite zo zorgvuldig mogelijk worden bewerkt, is het niet te vermijden, dat geringe hoeveelheden gas via de onvermijdelijke resttussenruimte tegen de pomprichting in terechtkomen aan de hoogvacuumzijde.

De constructie van een stator voor een turbomoleculairpomp* die in 30 hoofdzaak bestaat uit statorschijven en afstandsringen, wordt beschreven in het DE-AS-2.523.390. Bij de constructie zijn in de schoepkransen van de stator, die zich bevinden tussen de afstandsringen, uitsparingen aangebracht. Door deze uitsparingen steken bouten, die de afstand van telkens naburige afstandsringen fixeren. Daardoor wordt de ruimte tus-35 sen de binnenwand van het huis enerzijds en statorschijven en afstandsringen anderzijds via de statorschijven met de pompruimte verbonden. Daardoor kan het gas, dat vanaf de voorvacuumzijde tegen de pomprichting in naar de hoogvacuumzijde stroomt, weer worden weggepompt, voordat dit de hoogvacuumzijde bereikt.

40 De in het DE-AS 25 23 390 weergegeven constructie vormt een gecom- .8801426 2 pliceerde en kostbare oplossing van het probleem om de statorschijven en afstandsringen nauwkeurig te stapelen en tegelijkertijd de terug-stroming te verhinderen. Behalve het frezen van de uitsparingen in de statorschijven in een afzonderlijke werktrap moeten bijvoorbeeld de 5 bouten, waarmede de afstand van de afstandsringen worden gefixeerd, zeer nauwkeurig worden vervaardigd en op de afstandsringen worden aangebracht. Dit is des te kritischer omdat bij het stapelen de onnauwkeurigheden van de bouten en afstandsringen worden gecumuleerd. Bij het bevestigen van de bouten in gaten van de afstandsringen ontstaan zeer 10 kleine holle ruimten, waarin onder hoge druk kleine hoeveelheden gas worden ingesloten, die later bij het bedrijf van de pomp weer vrijkomen en het vacuum verslechteren. Een verder nadeel bestaat daaruit, dat aan de buitenrand van de stator steeds afwisselend een statorschijf en een afstandsring aanwezig is. Bij de plaatsen, waar de statorschijven gren-15 zen aan de binnenwand van het huis, is de geleidingswaarde voor de terugstroming bijzonder groot, omdat deze niet via het gehele vlak nauw tegen de binnenwand van het huis aanliggen zoals de afstandsringen.

Uit het DE-OS 22 14 702 is bekend om de terugstroming door af-dichtringen, die zijn aangebracht op verschillende plaatsen tussen de 20 binnenwand van de pomphuizen en de stator, te verhinderen. Voor het opwekken van een hoog- of ultrahoogvacuum is dit echter een ongeschikte oplossing, omdat deze afdichtringen gas afgeven. Bovendien geeft dit problemen bij hogere temperaturen, omdat turbomoleculairpompen in de regel voor het opwekken van een goed vacuum drooggestookt worden.

25 De uitvinding heeft tot doel om de stator van een turbomoleculair- pomp zodanig te vormen, dat deze voldoet aan de eisen voor een veilige en precieze loop van de rotor en een effectieve vermindering van de terugstroming. Bovendien moet een ten opzichte van de stand van de techniek eenvoudiger en goedkoper vervaardiging van de afstandsringen 30 en de statorschijven alsmede een ongecompliceerde montage van de gehele pompeenheid worden bereikt. Dit doel wordt bereikt door de onderscheidende kenmerken van conclusie 1. Conclusies 2 tot en met 5 beschrijven verdere voordelige uitvoeringsvormen van de uitvinding.

Door zodanig gevormde afstandsringen wordt bereikt, dat de stator-35 schijven met een nauwkeurig gedefinieerde afstand gefixeerd zijn, zodat de rotorschijven daartussen veilig en nauwkeurig kunnen roteren. De kanalen volgens de uitvinding, die zich na de montage aan de omtrek van de stator daartussen en de binnenwand van het pomphuis bevinden, dienen als ruimten, waarin zich het terugstromende gas verzamelt. Door de ra-40 diale uitsparingen volgens de uitvinding komt het gas in de pompruimte .8801420 3 tussen stator- en rotorschijven en kan dit zo weer worden getransporteerd naar de voorvacuumzijde. De totale geleidingswaarde voor de terugstroming wordt verminderd, omdat de buitenste vlakken van de afstandsringen niet afwisselend zijn gescheiden door het deel van 5 statorschijven, dat wordt gevormd door schoepen, die een hoge geleidingswaarde voor de terugstroming in de nabijheid daarvan veroorzaken.

De ringen met de indraaiingen en radiale uitsparingen kunnen op een draaimachine gedurende een enkele opspanning met de noodzakelijke werktuigen uit een buis worden vervaardigd.

10 Bij de in conclusie 2 beschreven constructie van de stator worden de statorschijven in indraaiingen aan de binnendiameter van de afstandsringen vastgehouden. Daardoor wordt het mogelijk gemaakt, dat de straal van de statorschijven iets kleiner kan zijn dat de straal van de binnenste indraaiingen, hetgeen voor het geval van een thermische uitzet-15 ting van de stator van voordeel is. In dit geval ontsaan bij de stator-constructie van de gebruikelijke soort moeilijkheden, omdat hier de statorschijven tot direct tegen de binnenwand van de pomphuizen moeten reiken, om de terugstroming te verminderen.

Conclusies 3 tot en met 5 beschrijven een constructie waarbij de 20 bijvoorbeeld uitgestanste statorschijven, die een dunne draagring aan de buitendiameter bezitten, tussen de afstandsringen worden vastgehouden. Om de terugstroming tussen rotor- en statorschijven in het gebied tussen de buitenrand van de statorschijven en de massief gevormde statorschoepen te verminderen, steekt dit gebied, zoals in conclusie 4 25 beschreven, in aan de binnendiameter van de afstandsringen rondlopende indraaiingen. Bovendien kunnen de statorschijven in dit gebied tussen de afstandsringen voor de inbouwpositie en stabiliteit worden gefixeerd. Dit kenmerk is beschreven in conclusie 5.

Aan de hand van de volgende tekeningen zal de uitvinding nader 30 worden toegelicht.

Fig. 1 geeft een constructie van de uitvinding weer, waarbij de statorschrijven worden vastgehouden in indraaiingen van de afstandsringen.

Fig. 2 geeft een constructie volgens de uitvinding weer, waarbij 35 de statorschijven tussen de kopse vlakken van de afstandsringen worden vastgehouden.

Fig. 3 geeft een bovenaanzicht weer van een afstandsring.

Fig. 4 geeft een doorsnede en een zijaanzicht weer van een afstandsring.

40 Fig. 1 en 2 geven links in doorsnede en rechts in aanzicht een .8801420 4 ψ 4 detail uit het inwendige van een turbomoleculairpomp weer. Daarbij zijn de rotorschijven met 1 en de statorschijven met 2 aangeduid. De stator-schijven worden door de afstandsringen 3 volgens de uitvinding van elkaar gescheiden. Statorschijven en afstandsringen vormen zo gemeen-5 schappelijk de stator, die tegen de binnenwand 4 van het pomphuis is gecentreerd. De afstandsringen bezitten aan een of beide kopse zijden aan de buitendiameter rondlopende indraaiingen 5. Deze indraaiingen vormen kanalen tussen de afstandsringen en de binnenwand van het pomphuis, die door radiale uitsparingen 6 zijn verbonden met de pompruimte 10 8.

In het in fig. 1 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld worden statorschijven 2 toegepast, die bijvoorbeeld door frezen werden vervaardigd en waarvan de schoepen reiken tot aan de buitenrand. Deze schijven worden door indraaiingen 7 aan de binnendiameter van de afstandsringen 3 15 axiaal en radiaal gefixeerd. Daarbij blijft tussen de binnendiameter van de indraaiingen en de buitendiameter van de statorschijven voor het opnemen van thermische uitzetting een spleet 12 over.

In het in fig. 2 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld worden statorschijven 2 toegepast, die bijvoorbeeld worden vervaardigd uit dun 20 plaatmetaal door stansen. Deze zijn door een buitenste vlakke rand 9 en door een overgangsgebied 10 tussen deze rand en de massief uitgevoerde schoepen omgeven. Deze buitenste vlakke rand wordt tussen de kopse vlakken van de afstandsringen 3 gehouden. Het overgangsgebied 10 steekt in de aan de binnendiameter van de afstandsringen rondlopende indraai -25 ingen 7. De statorschijven 2 kunnen bovendien op de plaats van de grootste diameter 11 van de massief uitgevoerde schoepen worden gefixeerd.

De aan de buitendiameter en aan de binnendiameter rondlopende in-. draaiingen 5 en 7 zijn in de aangeduide uitvoeringsvoorbeelden weerge-30 geven met een rechthoekige dwarsdoorsnede, waarbij de radiale uitsparingen 6 zijn weergegeven met een driehoekige dwarsdoorsnede. De indraai ingen 5 en 7 en de uitsparingen 6 kunnen echter ook elke willekeurige andere dwarsdoorsnede bezitten.

.8801420

Claims (5)

1. Turbomoleculairpomp met rotor- en statorschijven, die afwisselend achter elkaar zijn aangebracht, waarbij de statorschijven door afstandsringen van elkaar zijn gescheiden, met het kenmerk, dat de 5 afstandsringen (3) aan een of beide kopse zijden aan de buitendiameter rondlopende indraaiingen (5) bezitten, waardoor tussen de afstandsringen en de binnenzijde (4) van het huis kanalen ontstaan en aan een of beide kopse zijden van de afstandsringen uitsparingen (6) in radiale richting aanwezig zijn, die een verbinding vormen tussen de kanalen en 10 de pompruimte (8).

2. Turbomoleculairpomp volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de afstandsringen aan een of beide kopse zijden aan de binnendiameter rondlopende indraaiingen (7) bezitten, die de statorschijven met het buitenste einde van de schoepen daarvan opnemen.

3. Turbomoleculairpomp volgens conclusies 1 en 2, met het kenmerk, dat de statorschijven met hun uiterste rand (9) tussen de kopse vlakken van de afstandsringen worden gehouden.

4. Turbomoleculairpomp volgens conclusies 1 tot en met 3, met het kenmerk, dat het overgangsgebied (10) van de statorschijven tussen de 20 buitenste rand en de massief uitgevoerde schoepen in de aan de binnendiameter van de afstandsringen rondlopende indraaiingen steekt.

5. Turbomoleculairpomp volgens conclusies 1 tot en met 4, met het kenmerk, dat de statorschijven op de plaats van de grootste diameter (11) van de massief uitgevoerde schoepen in de aan de binnendiameter 25 van de afstandsringen rondlopende indraaiingen worden gehouden. ********** 8801420