DE202009003880U1

DE202009003880U1 - Multi-Inlet-Vakuumpumpe

Info

Publication number: DE202009003880U1
Application number: DE200920003880
Authority: DE
Original assignee: Oerlikon Leybold Vacuum GmbH
Current assignee: Leybold GmbH
Priority date: 2009-03-19
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2019-03-20
Also published as: US8992162B2; EP2409039A1; US20120087776A1; TW201102512A; WO2010105908A1; JP5553883B2; JP2012520961A

Abstract

Multi-Inlet-Vakuumpumpe mit
einer ersten Pumpeinrichtung (10), mit einem ersten Rotorelement (18), mit mehreren in Förderrichtung (36) hintereinander angeordneten ersten Rotorscheiben (20, 21),
einer zweiten Pumpeinrichtung (12) mit einem zweiten Rotorelement (26), mit mehreren in Förderrichtung (36) hintereinander angeordneten zweiten Rotorscheiben (28),
einem Haupteinlass (32) durch den ein erster Fluidstrom (34) von der ersten Pumpeinrichtung (10) angesaugt und in Richtung der zweiten Pumpeinrichtung (12) gefördert wird und
einem Zwischeneinlass (38) durch den ein zweiter Fluidstrom (40) von der zweiten Pupeinrichtung (12) angesaugt und in Richtung eines Pumpenauslasses gefördert wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Durchmesser zumindest der letzten Rotorscheibe (21) der ersten Pumpeinrichtung (10) dem Durchmesser der ersten Rotorscheibe (28) der zweiten Pumpeinrichtung (12) im Wesentlichen entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Multi-Inlet-Vakuumpumpe.
Multi-Inlet-Vakuumpumpen weisen in einem gemeinsamen Gehäuse mehrere Pumpeinrichtungen auf, bei denen es sich beispielweise um Turbomolekularpumpen ggf. in Verbindung mit einer Holweckstufe handelt. Die einzelnen Pumpeinrichtungen werden üblicherweise von einer gemeinsamen Rotorwelle getragen und von einem einzigen Elektromotor angetrieben. Das Pumpengehäuse weist einen Haupteinlass auf, durch den ein erster Fluidstrom von der ersten Pumpeinrichtung angesaugt wird. Der erste Fluidstrom wird sodann nach dem Durchströmen der ersten Pumpeinrichtung von der zweiten Pumpeinrichtung und ggf. weiteren Pumpeinrichtungen in Richtung eines Auslasses gefördert. Zwischen der ersten und der zweiten Pumpeinrichtung ist ein Zwischeneinlass vorgesehen, durch den ein zweiter Fluidstrom von der zweiten Pumpeinrichtung angesaugt wird. Von der zweiten Pumpeinrichtung wird somit der erste und der zweite Fluidstrom in Richtung des Auslasses gefördert. Ggf. kann ein weiterer Zwischeneinlass zwischen der zweiten und einer dritten Pumpeinrichtung angeordnet sein. Ein entsprechender dritter Fluidstrom wird von der dritten Pumpeinrichtung ebenfalls in Richtung des Auslasses gefördert, wobei sodann von der dritten Pumpeinrichtung alle drei Fluidströme gefördert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Multi-Inlet-Vakuumpumpe mit hohem Saugvermögen im Zwischeneinlass zu realisieren.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Multi-Inlet-Vakuumpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, weist die erste Pumpeinrichtung insbesondere eine in Förderrichtung letzte Rotorscheibe mit größerem Durchmesser auf. Der Durchmesser der letzten Rotorscheibe der ersten Pumpeinrichtung entspricht hierbei vorzugsweise dem Durchmesser der ersten Rotorscheibe der zweiten Pumpeinrichtung, wobei es besonders bevorzugt ist, dass die Rotorscheiben der zweiten Pumpeinrichtung alle den selben Durchmesser aufweisen. Durch Vergrößern des Durchmessers der letzten Rotorscheibe der ersten Pumpeinrichtung verglichen mit den anderen Rotorscheiben der ersten Pumpeinrichtung erfolgt ein radikales Umlenken des ersten Förderstroms nach außen noch innerhalb der ersten Pumpeinrichtung. Im Bereich des Zwischeneinlasses ist der erste Förderstrom somit schon umgelenkt. Der Zwischeneinlass ist hierbei vorzugsweise derart angeordnet, dass er zwischen der letzten Rotorscheibe der ersten Pumpeinrichtung mit vergrößertem Durchmesser und der ersten Rotorscheibe der zweiten Pumpeinrichtung vorgesehen ist. Der größere Durchmesser des letzten Flügels der ersten Rotorstufe verbessert die Kompression zum Auslass in den Zwischeneinlass und vermindert damit die Rückströmung der Fluide aus dem Zwischeneinlass entgegen dem Förderstrom. Dieses Kompressionsverbesserung lässt sich zwar auch durch mehrere Stufen gleichen Rotordurchmessers der ersten Stufe erzielen; dies ist aber die teurere Lösung.
Vorzugsweise weist nicht nur die letzte Rotorscheibe der ersten Pumpeinrichtung einen größeren, im Wesentlichen den selben Durchmesser wie die Rotorscheiben der zweiten Pumpeinrichtung auf. Vielmehr ist es beispielsweise auch möglich, dass die letzten beiden, oder sogar mehr als zwei in Strömungsrichtung letzte Rotorscheiben der ersten Pumpeinrichtung einen größeren Durchmesser aufweisen, als die übrigen Rotorscheiben der ersten Pumpeinrichtung. Ebenfalls ist es möglich, dass mindestens zwei letzte Rotorscheiben der ersten Pumpeinrichtung im Wesentlichen den selben Durchmesser aufweisen, wie die erste Rotorscheibe der zweiten Pumpeinrichtung, wobei die Rotorscheiben der zweiten Pumpeinrichtung vorzugsweise alle den selben Durchmesser aufweisen. Ggf. kann der Durchmesser der letzten Rotorscheiben der ersten Pumpeinrichtung stufenweise ansteigen. Ausgehend von dem relativ kleinem Durchmesser der ersten Rotorscheiben der ersten Pumpeinrichtung vergrößert sich der Durchmesser der Rotorscheiben somit stufenweise bis zumindest die letzte Rotorscheibe einen dem Durchmesser der Rotorscheiben der zweiten Pumpeinrichtungen entsprechenden Durchmesser aufweist.
Ggf. kann die Multi-Inlet-Vakuumpumpe auch mehrere Zwischeneinlässe aufweisen. Hierzu ist in Strömungsrichtig vor und/oder nach der ersten bzw. zweiten Pumpeinrichtung eine weitere Pumpeinrichtung angeordnet. Zwischen benachbarten Pumpeinrichtungen können jeweils Zwischeneinlässe vorgesehen sein. Erfindungsgemäß relevant ist das zwei benachbarte Pumpeinrichtungen, die zur Vereinfachung als erste und zweite Pumpeinrichtung bezeichnet sind, wie vorstehend beschrieben erfindungsgemäß ausgebildet sind. Bei einer Multi-Inlet-Vakuumpumpe mit mehreren Zwischeneinlässen ist es erfindungsgemäß auch möglich, dass die erfindungsgemäße Ausgestaltung im Bereich eines Zwischeneinlasses mehrfach vorgesehen ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert.
Die Figur zeigt einen schematischen Längsschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Die Figur zeigt den hinsichtlich der Erfindung wesentlichen Teil einer Multi-Inlet-Vakuumpumpe. Es handelt sich hierbei um eine erste Pumpeinrichtung 10 und eine weitere bzw. zweite Pumpeinrichtung 12, die in einem gemeinsamen Gehäuse 14 angeordnet sind. Zusätzlich kann in dem Gehäuse auf der in der Figur rechten Seite eine dritte Pumpeinrichtung, wie beispielsweise eine Holweckstufe vorgesehen sein.
Die erste Pumpeinrichtung 10 weist ein auf einer Rotorwelle 16 angeordnetes Rotorelement 18 auf. Das Rotorelement 18 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel vier radial verlaufende Rotorscheiben 20 mit gleichem Außendurchmesser sowie eine Rotorscheibe 21 mit größerem Aussendruchmesser auf. Die Rotorscheiben 20, 21 weisen Rotorflügel zum Transport von Fluid insbesondere Gas auf. Zwischen benachbarten Rotorscheiben 20 sind stationäre Startorscheiben 22 angeordnet. Die Startorscheiben 22 sind beispielsweise über Ringe fest in dem Gehäuse 14 gehalten.
Ferner ist von der Rotorwelle 16, die im dargestellten Ausführungsbeispiel über zwei Lager 24 gelagert ist, ein weiteres bzw. zweites Rotorelement 26 der zweiten Pumpeinrichtung 12 getragen. Das zweite Rotorelement 26 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls fünf Rotorscheiben 28 auf. Zwischen den Rotorscheiben 28 sind wiederum stationär ggf. über Startorringe mit dem Gehäuse 14 verbundene Startorscheiben 30 angeordnet. Die Rotorscheiben 28 weisen in einem äußeren, in der Figur unschraffiert dargestellten Bereich, wiederum Flügel zum Transport von Fluid auf.
Die erste Pumpeinrichtung 10 saugt das Gas durch einen Haupteinlass 32 in dem Gehäuse 14 an. Hierdurch entsteht ein erster Fluidstrom 34 in Richtung der zweiten Pumpeinrichtung 12, bzw. in Förderrichtung 36. Die Förderrichtung 36 entspricht der Hauptförderrichtung von dem Haupteinlass 32 in Richtung eines Auslasses der in Förderrichtung hinter der letzten Pumpeinrichtung, das heißt in der Figur auf der rechten Seite in dem Gehäuse vorgesehen ist.
Ferner weist das Gehäuse 14 einen Zwischeneinlass 38 auf. Der Zwischeneinlass ist in dem Gehäuse 14 zwischen der ersten Pumpeinrichtung 10 und der zweiten Pumpeinrichtung 12 angeordnet. Durch den Zwischeneinlass 38 wird ein zweiter Fluidstrom 40, ebenfalls in Förderrichtung 36 erzeugt. Der zweite Fluidstrom 40 wird durch die zweite Pumpeinrichtung 12 und eine ggf. nachgeschaltete weitere Pumpeinrichtung in Richtung des Pumpenauslasses gefördert. Bei Multi-Inlet-Pumpen liegt im dargestellten Ausführungsbeispiel insbesondere ein Hochvakuum an dem Haupteinlass 32 und ein etwas geringeres Vakuum an dem Zwischeneinlass 38 an. Um ein möglichst hohes Saugvermögen, das heißt ein geringes Vakuum auch an dem Zwischeneinlass 38 erzeugen zu können, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel der Radius der Rotorscheiben 28 der zweiten Pumpeinrichtung 12 größer als der Radius der Rotorscheiben 20 der ersten Pumpeinrichtung 10.
Erfindungsgemäß weist die erste Pumpeinrichtung 10 eine zusätzliche in Förderrichtung 36 letzte Rotorscheibe 21 mit einem größeren Außendurchmesser als die Rotorscheiben 20 auf. Hierdurch wird der erste Fluidstrom 34 nach Durchtreten der ersten Rotorscheiben 20 durch die Rotorscheibe 21 radial nach außen umgelenkt (Pfeil 42). Im Bereich der Flügel (unschraffierter Bereich) der Rotorscheibe 21 tritt der erste Fluidstrom durch die Rotorscheibe 21 hindurch (Pfeil 44).
Die letzte Rotorscheibe 21 der ersten Pumpeinrichtung 10 weist einen Außendurchmesser auf, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser der Rotorscheibe 29 der zweiten Pumpeinrichtung 12 entspricht. Hierdurch ist trotz der auf die gesamt Multi-Inlet-Vakuumpumpe bezogenen unterschiedlichen Durchmessern der Rotorscheiben gewährleistet, dass sich der erste Fluidstrom und der zweite Fluidstrom 40 gut vereinen.
Die beiden Rotorelemente 18, 26 sind von einer gemeinsamen Welle 16 getragen und durch einen gemeinsamen Elektromotor angetrieben.
Ebenso ist es erfindungsgemäß möglich, eine Multi-Inlet-Vakuumpumpe mit mehreren Zwischeneinlässen zu schaffen, wobei mindestens einer der Zwischeneinlässe wie vorstehend anhand der Figur erläutert, ausgebildet ist. Vorzugsweise können mehrere Zwischeneinlässe erfindungsgemäß ausgebildet sein. Unabhängig von der Ausgestaltung der einzelnen Zwischeneinlässe ist es ferner möglich, das bezogen auf das in der Figur dargestellte Ausführungsbeispiel in Strömungsrichtung 36 vor der ersten Pumpeinrichtung mindestens eine weitere Pumpeinrichtung angeordnet ist. Ferner kann in Strömungsrichtung 36 nach der zweiten Pumpeinrichtung 12 mindestens eine weitere Pumpeinrichtung vorgesehen sein.

Claims

Multi-Inlet-Vakuumpumpe mit einer ersten Pumpeinrichtung (10), mit einem ersten Rotorelement (18), mit mehreren in Förderrichtung (36) hintereinander angeordneten ersten Rotorscheiben (20, 21), einer zweiten Pumpeinrichtung (12) mit einem zweiten Rotorelement (26), mit mehreren in Förderrichtung (36) hintereinander angeordneten zweiten Rotorscheiben (28), einem Haupteinlass (32) durch den ein erster Fluidstrom (34) von der ersten Pumpeinrichtung (10) angesaugt und in Richtung der zweiten Pumpeinrichtung (12) gefördert wird und einem Zwischeneinlass (38) durch den ein zweiter Fluidstrom (40) von der zweiten Pupeinrichtung (12) angesaugt und in Richtung eines Pumpenauslasses gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser zumindest der letzten Rotorscheibe (21) der ersten Pumpeinrichtung (10) dem Durchmesser der ersten Rotorscheibe (28) der zweiten Pumpeinrichtung (12) im Wesentlichen entspricht.
Multi-Inlet-Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser von mindestens zwei letzten Rotorscheiben (21) der ersten Pumpeinrichtung (10) im Wesentlichen dem Durchmesser der ersten Rotorscheibe (28) der zweiten Pumpeinrichtung (12) entspricht.
Multi-Inlet-Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere insbesondere alle Rotorscheiben der zweiten Pumpeinrichtung (12) den selben Durchmesser aufweisen.
Multi-Inlet-Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch mindestens eine weitere in Strömungsrichtung (36) vor der ersten Pumpeinrichtung (10) und/oder nach der zweiten Pumpeinrichtung (12) angeordnete Pumpeinrichtung.
Multi-Inlet-Vakuumpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen benachbarten Pumpeinrichtungen ein Zwischeneinlass vorgesehen ist.
Multi-Inlet-Vakuumpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der letzten Rotorscheibe einer in Strömungsrichtung (36) vorgelagerten Pumpeinrichtung den Durchmesser der ersten Rotorscheibe der in Strömungsrichtung (36) nachgeordneten Pumpeinrichtung entspricht.