DE2359456A1

DE2359456A1 - Turbomolekularvakuumpumpe mit gasgelagertem rotor

Info

Publication number: DE2359456A1
Application number: DE2359456A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Phys Baechler
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1973-11-29
Filing date: 1973-11-29
Publication date: 1975-06-05
Also published as: GB1473374A; CH576073A5; US3969042A; FR2253156B3; FR2253156A1

Description

LEYBOLD-HERAEUS GMBH. & COoKG. Köln-Bayental

Turbomolekularvakuumpumpe mit gasgelagertem Rotor

Die Erfindung betrifft eine Turbomolekularvakuumpumpe mit einem Stator und einem gasgelagertem Rotor»

Eine Turbomolekularpumpe dieser Art ist aus der DT-OS 2 255 618 bekannt. Dabei ist'der Rotor am oberen Ende einer vertikal angeordneten Welle befestigt, die in einem unterhalb der eigentlichen Turbomolekularpumpe angeordneten Gehäuse (Statorelement 2) mittels Gaslagern gelagert ist. Weiterhin muß unterhalb dieses die Welle aufnehmenden Gehäuses 2 der Antrieb für die Turbomolekularpumpe angeordnet werden. Ein wesentlicher Nachteil dieser vorbekannten Turbomolekularpumpe mit gasgelagertem Rotor besteht deshalb darin,daß sie einen unerwünscht' hohen Aufbau aufweist.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Turbomolekularvakuumpumpe mit einem Stator und einem gasgelagerten Rotor mit wesentlich kompakteren Aufbau zu schaffen»

Erfindungsgemäß besteht diese Lösung darin, daß der glockenförmig ausgebildete Rotor einen vertikal angeordneten feststehenden Zapfen übergreift und daß zwischen Rotor und dem · Zapfen ein axiales und mindestens ein radiales Gaslager angeordnet sind» Dadurch, daß die Gaslager innerhalb des glockenförmigausgebildeten Rotors liegen, kann die Höhe des Aufhaus klein gehalten werden . .

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme besteht darin, zwei radiale

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Gaslager vorzusehen und zwischen diesen beiden Gaslagern einen als Außenläufer ausgebildeten Antriebsmotor für den Rotor vorzusehen» Damit liegt auch der Antriebsmotor innerhalb des glockenförmig ausgebildeten Rotors, so daß die Gesamthöhe der Pumpe die Höhe des Rotors selbst nicht wesentlich übersteigen^ braucht.

Zweckmäßig weist der Zapfen für das axiale Gaslager eine kragenförmige Erweiterung auf, der im Rotor eine entspreche¹- ^ Aussparung zugeordnet ist ο In dieser kragenförmigen Erwei.erung können die der Zu- bzw* Abführung des Gases dienenden Kanäle in einfacher Weise untergebracht werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von zwei in den Figuren 1 bis ^ll schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Dabei zeigen die Figuren 1 und 2 bzw. 3 und *+ jeweils einen um 90° verdrehten Schnitt durch die beiden Ausführungsbeispiele„

In allen Fluren sind das Statorgehäuse mit 1, die daran befestigten Statorschaufeln mit 2, der Rotor mit 3 und die daran befestigten Schaufeln mit ^ bezeichnet. Der Rotor 3 ist glockenförmig ausgebildet und übergreift den Zapfen 5, der in nicht näher dargestellter Weise auf der Grundplatte 6 montiert ist, an der auch das Statorgehäuse 1 befestigt ist. Im Zapfen 5 sind die ZU- und Abführungsleitungen für das in, den Lagern benötigte Gas untergebracht. Dazu sind entsprechend Figur 1 im Zapfen 5 zwei der Gaszuführung dienende, auch die Grundplatte 6 durchsetzende Längsbohrungen 7 und 8 sowie eine zentrale, der Gasrückführung dienende Bohrung 9 vorgesehen, Von den Gaszuführungsleitungen 7 und 8zweigen die Kanäle 10 bis 13 ab und enden mit den radial gerichteten Düsen I¹* bis

An seinem oberen Ende weist der Zapfen 5 die kragenförmige Erweiterung 18 auf, in deren Bereich zwei weitere Kanäle 19 und 20 von den Gaszuführungsleitungen 7 und 8 abzweigen.

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Diese Kanäle 19 und 20 enden in Vertikalbohrungen 21 und 22, die in der kragenförmigen Erweiterung 18 liegen» Die Enden der - Bohrungen 21 und 22 sind mit axial gerichteten Düsen 2 bis 26, von denen die Düsen 2 3 und 2 4 nach oben und die Düsen 25 und 26 nach unten gerichtet sind, versehen» Der radiale Abstand der Düsen 2 3 bis 2 6 vom Zentrum des Zapfens ist derart bemessen, daß die Düsen innerhalb der der kragenförmigen Erweiterung 18 zugeordneten Aussparung 27 im Rotor liegen ο Zur Aufnahme des aus den Düsen IH bis17 und 23 bis 26 strömenden Gases dienen zunächst die in der Innenfläche des Rotors ausgebildeten- Ringnuten 28 bis 31 sowie ein von der Erweiterung 18 am Zapfen 5 und der Aussparung 27 im Rotor gebildeter Ringraum 32. Wie die Abführung des Gases von dort aus erfolgt, ist in der Figur 2 näher erläutert.

Der Antrieb des Rotors erfolgt mit Hilfe eines als Außenläufermotor ausgebildeten Antriebsmotors. Dazu sind im Zapfen 5 das Statorpaket 3 3 und im Rotor 3 das Rotorpaket 34 eingelassen, die zusammen den Antrie >smptor bilden,* Zur Abdichtung des unteren Gaslagers gegenüber dem unter Vorvakuum stehenden Bereich der Turbomolekularpumpe sind noch die an sich bekannten Molekulardichtungen 35 und 36 vorgesehen, die in die Ober=· fläche des Zapfens 5 eingearbeitet sind.

In der Figur 2 ist ein um 90° verdrehter Schnitt durch das Ausführungsbexspiel nach Figur 1 dargestellt. Die Gaszuführungsleitungen und -kanäle sind deshalb in dieser Figur nicht sichtbar. Die Abführung des sich in den Nuten 28 bis 30 und im Ringraum 32 ansammelnden Gases erfolgt innerhalb des Zapfens 5 bzw. in der kragenförmigen Erweiterung 18 _s und zwar über 'in entsprechender Höhe vorgesehene Bohrungen 37 bis 4H₉ die in die zentrale Gasrückführungsleitung 9 münden. Zur Abführung des Gases in der Nut 31 sind die vertikalen Bohrungen US und 46 vorgesehen, die in den Kanal UO bzw. Ul münden.

Beim Ausführungsbexspiel nach den Figuren 3 und 4 sind die

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kragenförmige Erweiterung 18 und die entsprechende Aussparung 27 im Rotor 3 in der Nähe des Fußes des Zapfens 5 angeordnet. Dadurch kann die Montage, bzw. die Demontage der Pumpe vereinfacht werden, indem der Rotor in Höhe der Aussparung 27 teilbar ist« Mit Hilfe der Bolzen 47 und 48 werden die Rotorteile in montiertem Zustand zusammengehalten.

Außerdem sind beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3 und 4 die Ringnuten 28 bis 31 in den Zapfen 5 eingelassen, da das Einschneiden der Nuten in die Außenfläche des Zapfens einfacher, ist als in die Innenflächen de«? Rotors. Zusätzlich " sind noch die ebenfalls in die Oberfläche des Zapfens 5 eingelassenen Nuten 49 und 50 vorgesehen, die oberhalb bzw. unterhalb der kragenförmigen Erweiterung 18 angeordnet sind und der Aufnahme des aus den Düsen 23 bis 26 ausströmenden Gases dienen. Wie aus Figur 4 ersichtlich, stehen diese Nuten 49 und 50 über die Bohrungen 51 bis 54 mit dem zentralen Gasrückführungskanal 9 in Verbindung. Auch die unterhalb des Axiallagere liegende Molekulardichtung 35 ist in die Oberfläche des Zapfens 5 eingearbeitet, um die aufwendige Bearbeitung der Innenfläche des Rotors zu vermeiden.

i den dargestellten Ausführungsbeispielen wird die axiale Gaslagerung dadurch erreicht, daß sich infolge des zwischen den nach oben bzw. nach unten gerichteten Düsen 2 3 bis 26 und den Gassamme!räumen 31 und 32 (bzw. 32, 49 und 50 bei Figur 2) strömenden Gases ein Gaspolster ausbildet. Dabei muß die Grüße der oberen bzw. unteren Düssn so gewählt sein, daß das Gewicht des Rotors kompensiert wird. Di© radiale Gaslagerung wird dadurch erreicht, daß sich infolge des aus den radial gerichteten Düsen IU bis 17 zu den Ringnuten 28 bis 31 strömenden Gases Gaspolster bilden. Diese Gaspolster verhindern, daß das Rohr j während des Drehens den Zapfen 5 berührt. Der wesentliche Vorteil derartiger Gaslager liegt in ihrer ölfreiheit, so daß Verseuchungen des Vakuums durch öldämpfe nicht auftreten können.

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Claims

-. 5 -ANSPRÜCHE

1.JTurbomolekularvakuumpumpe mit einem Stator und einem ^■"'^ gasgelagerten Rotor, dadurch gekennzeichnet, daß der glockenförmig ausgebildete Rotor (3) einen vertikal ange-' ordneten feststehenden Zapfen (5) übergreift und daß zwischen dem Rotor (3) und dem Zapfen (5) ein axiales und mindestens ein radiales Gaslager angeordnet sind.

2. Turbomolekularvakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei radiale Gaslager vorgesehen sind und daß zwischen diesen beiden Lagern ein als Außenläufer ausgebildeter Antriebsmotor (33,3U) für den Rotor (3) angeordnet ist.

3. Turbomolekularvakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet· daß der Zapfen (5) zur Bildung des axialen Gaslagers eine kragenförmige Erweiterung(18) aufweist, der im Rotor (3) eine entsprechende Aussparung(27) zugeordnet .ist.

*+. Turbomolekularvakuumpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung (18) und die Aussperung (2 7) in der Nähe des Fußes des Zapfens (5) angeordnet sind.

5. Turbomolekularvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis H, dadurch gekennzeichnet, daß im Zapfen (5) die der Gaszu- bzw. -rückführung dienenden Kanäle ( 7,8 bzw. 9) untergebracht sind.

6. Turbomolekularvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Gaslager von mit den Gaszuführungsleitungen (7,8) in Verbindung stehenden radialen Düsen (11 bis 17) und von in axialem Abstanc" davon angeordneten Ringnuten (28 bis 31)

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gebildet werden, die mit dem Gasrückführungskanal (9) in Verbindung stehen.

7. Turbomolekularvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das axiale Gaslager von in der kragenförmigen Erweiterung (18) liegenden axial gerichteten Düsen (23 bis 26) und diesen zugeordneten Gassammeiräumen (Ringnuten 31, t9, 50 bzw. Ringraum 32) gebildet wird.

8. Turbomolekularvakuumpumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die der Gasaufnahme dienenden Ringnuten (28 bis 31) in die Oberfläche des Zapfens (5) eingelassen sind. .

9. Turbomolekularvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung der Gaslager gegenüber dem Vorvakuumbereioh der Turbomolekularpumpe Molekulardichtungen (35, 36) vorgesehen sind.

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