DE19634095A1 - Eingangsstufe für eine zweiflutige Gasreibungspumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Eingangsstufe für eine zweiflutige Gasreibungspumpe nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.

Bei der ersten Gasreibungspumpe nach Gaede rotiert ein zylindrischer Läufer in einem zylindrischen Gehäuse mit einer ringförmigen Nut, welche an einer Stelle unterbrochen ist. Zur Erhöhung des Druckverhältnisses kann man in dieser An­ ordnung mehrere Stufen hintereinander schalten. Eine Weiterentwicklung stellt die Konstruktion von Holweck dar, bei welcher an die Stelle mehrerer solcher Stufen eine wendelförmige Nut tritt. Eine Konstruktion von Siegbahn weist spiralförmige Nuten zu beiden Seiten eines diskusförmigen Läufers auf. Diese Pumpen zeichnen sich durch ein hohes Druckverhältnis aus und sind daher; was besonders für die beiden letztgenannten Typen gilt, für solche Einsatzgebiete gut geeignet, bei denen ein hoher Vorvakuumdruck bewältigt werden muß. Dagegen ist jedoch, bedingt durch die engen Kanäle, ihr Saugvermögen sehr begrenzt. Ein weitaus höheres Saugvermögen liefern Turbomolekularpumpen, welche durch ihre turbinenartige Konstruktion ein höheres Schöpfvolumen aufweisen.

Molekularpumpen und Turbomolekularpumpen gibt es in einflutiger und zwei­ flutiger Bauweise. Einflutige Pumpen haben den Vorteil, daß der Anschluß­ flansch und somit der zu evakuierende Rezipient direkt an die Hochvakuumseite des Pumpenrotors anschließt. So kann das zu pumpende Gas unmittelbar und ohne wesentlichen Strömungswiderstand von pumpaktiven Teilen übernommen und weitergefördert werden.

Zweiflutige Pumpen hingegen haben den Nachteil, daß der Gasstrom vom Ansaugflansch aus zunächst umgelenkt werden muß, um die pumpaktiven Teile zu erreichen. Dies ist mit einem hohen Strömungswiderstand und somit mit großen Einbußen beim Saugvermögen verbunden. Dennoch besitzen zweiflutige Pumpen grundsätzliche Vorteile gegenüber einflutigen Konstruk­ tionen. Sowohl bei konventieller Lagerung mit Kugellagern als auch bei Magnetlagerungen der verschiedensten Ausführungen lassen sich die Stabilitätskriterien bei zweiflutigen Pumpen leichter erfüllen. Hinzu kommt, daß die Lager und Antriebselemente sich immer auf der Vorvakuumseite befinden und so keine Beeinträchtigung des Hochvakuums durch diese auftritt.

Im Ansaugbereich einer zweiflutigen Pumpe steht bei gleichem Aufwand für Lagerung und Antrieb wie bei einflutigen Pumpen die doppelte pump­ aktive Fläche zur Förderung der Gase zur Verfügung. Dieser Vorteil kann jedoch nur teilweise ausgenutzt werden, da wie oben erwähnt, durch die Umlenkung des Gasstromes ein hoher Strömungsverlust entsteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorteile von zweiflutigen Gas­ reibungspumpen insbesondere die Tatsache, daß im Ansaugbereich die doppelte pumpaktive Fläche gegenüber einflutigen Pumpen zur Verfügung steht, besser nutzen zu können.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Patentan­ spruches gelöst. Die Ansprüche zwei bis fünf stellen weitere Ausgestaltungs­ möglichkeiten der Erfindung dar.

Durch die zusätzliche Vorrichtung mit gasfördernder Struktur im Bereich der Ansaugöffnung können die vakuumtechnischen Leistungsdaten einer Gas­ reibungspumpe insbesondere deren Saugvermögen erheblich verbessert werden. Die Strömungsverluste, welche durch das Umlenken des Gasstromes im Eingangsbereich entstehen, werden deutlich herabgesetzt. Durch die rotie­ renden Schaufeln wird der Gasstrom von der Ansaugöffnung herkommend direkt den pumpaktiven Teilen zugeführt. Die Strömungsverluste können weiter verringert werden, wenn das zylindrische Laufrad in axialer Richtung nach beiden Seiten sich so weit ausdehnt, daß es die Stator- und Rotorelemente koaxial um­ schließt. Die Vorrichtung kann bei Gasreibungspumpen jeglicher Bauart Anwen­ dung finden. Der hier vorliegenden Beschreibung wurde das Zusammenwirken der erfindungsgemäßen Einrichtung mit Gasreibungspumpen von der Art einer Turbomolekularpumpe und von der Art einer Molekularpumpe nach Holweck zugrundegelegt.

Anhand der Abb. 1 bis 3 soll die Erfindung näher erläutert werden.

Abb. 1 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung in Verbindung mit einer Turbomolekularpumpe.

Abb. 2 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung in Verbindung mit einer Molekularpumpe vom Typ einer Holweck-Pumpe.

Abb. 3 zeigt ein Beispiel eine Vorrichtung mit gasfördernder Struktur.

In Abb. 1 ist eine Gasreibungspumpe in Form einer zweiflutigen Turbo­ molekularpumpe dargestellt. Dabei ist in dem Gehäuse 1 mit Ansaugöffnung 2 und Gasaustrittsöffnung 3 eine Rotorwelle 10 in Lagervorrichtungen 13 ge­ lagert. Mit 12 ist der Antrieb für die Rotorwelle bezeichnet. Auf der Rotorwelle befinden sich Laufräder 8, welche mit Schaufeln bestückt sind. Den Laufrädern 8 gegenüber sind Statorscheiben 4 mit entsprechenden Schaufeln angebracht. Das Zusammenwirken der Laufräder 8 mit den Statorscheiben 4 bewirkt den Pumpeffekt. Diese Rotor- und Statorelemente sind - wie hier gezeigt - bei zwei­ flutigen Turbomolekularpumpen senkrecht zur Ebene der Ansaugöffnung 2 angeordnet. Damit der Gasstrom von der Ansaugöffnung 2 her den Rotor- und Statorelementen besser zugeführt werden kann, ist erfindungsgemäß zusätzlich eine Vorrichtung 15 vorhanden, welche eine gasfördernde Struktur aufweist und mit den Rotorelementen umläuft.

Ein Beispiel für eine solche Vorrichtung ist in Abb. 3 dargestellt. Es handelt sich dabei um ein Schaufelrad, bei dem entweder ein innerer Ring 17 oder zwei äußere Ringe 18 mit Schaufeln 16 bestückt sind. Zur Befestigung dieser Vorrich­ tung mit den rotierenden Teilen der Pumpe kann der innere Ring als Scheibe 19 ausgebildet sein, welche mit der Rotorwelle 10 fest verbunden ist. Alternativ kön­ nen die äußeren Ringe 18 jeweils mit den inneren Laufrädern 8 fest verbunden sein.

In Abb. 2 ist eine Gasreibungspumpe in Form einer zweiflutigen Molekular­ pumpe nach der Ausführung von Holweck dargestellt. Gegenüber einer wendel­ förmigen Nut 5 als Statorelement befindet sich ein glatter Zylinder 9 als Rotorele­ ment. Durch das Zusammenwirken dieser beiden wird der Pumpeffekt hervorge­ rufen. Damit der Gasstrom von der Ansaugöffnung 2 her den Rotor- und Stator­ elementen besser zugeführt werden kann, ist erfindungsgemäß zusätzlich wie im Beispiel Abb. 1 eine Vorrichtung 15 vorhanden, welche eine gasfördernde Struktur aufweist und mit den Rotorelementen umläuft. Die Befestigung dieser Vorrichtung mit den rotierenden Teilen kann wie im ersten Beispiel über eine innere Scheibe 19 direkt mit der Rotorwelle 10 oder über äußere Ringe 18 mit dem rotierenden Zylinder 9 erfolgen.

Claims (5)

1. Zweiflutige Gasreibungspumpe, bestehend aus einem Gehäuse (1) mit einer Ansaugöffnung (2) und einer Gasaustrittsöffnung (3), wobei in dem Gehäuse Rotor- (8, 9) und Statorelemente (4, 5) zur Gasförderung und zum Aufbau und zur Aufrechterhaltung eines Druckverhältnisses so angebracht sind, daß sich die Rotorelemente auf einer Welle (10) befinden, welche im rechten Winkel zur Achse der Ansaugöffnung gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Be­ reich der Ansaugöffnung (2) mit der Rotorwelle (10) verbunden eine Vorrich­ tung (15) mit gasfördernder Struktur angebracht ist, wobei die Struktur so be­ schaffen ist, daß das zu fördernde Gas von der Ansaugöffnung (2) herkom­ mend direkt den Stator- und Rotorelementen zugeführt wird.

2. Zweiflutige Gasreibungspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (15) im wesentlichen aus einem zylinderförmigen Laufrad be­ steht, dessen Struktur durch eine Anordnung von Schaufeln (16) bestimmt ist.

3. Zweiflutige Gasreibungspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (15) sich axial in beiden Rich­ tungen so weit ausdehnt, daß sie die Stator- und Rotorelemente (4, 5, 8, 9) teilweise koaxial umschließt.

4. Zweiflutige Gasreibungspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Molekularpumpe nach Art einer Turbo­ molekularpumpe ausgebildet ist.

5. Zweiflutige Gasreibungspumpe nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Molekularpumpe nach Art einer Holweck-Pumpe ausgebildet ist.