CH532199A - Axiale Turbomolekularpumpe - Google Patents

Axiale Turbomolekularpumpe

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CH532199A
CH532199A CH1486870A CH1486870A CH532199A CH 532199 A CH532199 A CH 532199A CH 1486870 A CH1486870 A CH 1486870A CH 1486870 A CH1486870 A CH 1486870A CH 532199 A CH532199 A CH 532199A
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CH
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blade
blades
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pump according
angle
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CH1486870A
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H Shapiro Ascher
Original Assignee
Sargent Welch Scientific Co
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00Axial-flow pumps
    • F04D19/02Multi-stage pumps
    • F04D19/04Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F04D19/042Turbomolecular vacuum pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
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    • F04D29/32Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
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Description


  
 



  Axiale Turbomolekularpumpe
Die Erfindung bezieht sich auf Vakuumpumpen, die als   Turoomolekutarpumpen    Ibekannt sind und so ge nannt werden, weil sie mit einer oder mehreren axial   durchströnten      Turbostufen    arbeiten, die als Kompressoren wirken, und weil sie effektiv sind, wenn die in ihnen vorhandene Gasströmung in Relation zu den wichtigen Abmessungen der Pumpenbeschaufelung sich im Zu stand der freien Molekularströmung befindet, wie er durch sehr niedrige Drucke verursacht wird.



   Zwar war bereits bekannt, dass sich das Prinzip mehrstufiger Axialverdichter für Gasturbinenanlagen und andere Strömungseinrichtungen ausnützen lässt, doch hat man vermutet, dass solche Kompressoren in der Praxis sich nicht zur Erzeugung eines hohen Vakuums eignen, da der Druckanstieg in jeder Stufe in der kontinuierlichen Strömung so gering war, dass man viel zu viele Stufen als notwendig erachtete, um ein angestreb tes hohes Vakuum zu erzeugen.



   In jüngster Zeit hat man jedoch entdeckt, dass
Turbopumpen, wenn sie unter richtigen Bedingungen betrieben werden, einen ausreichenden Druckanstieg pro Stufe erzeugen können, um in der Praxils zufrieden stellende Vakuumhöhen mit einer vernünftigen Anzahl von Stufen zu erreichen. Normalerweise haben Pumpen dieses Typs einen Rotor mit mehreren Laufrädern der in einem zylindrischen Gehäuse untergebracht ist, welches in der Mitte einen Einlass und an jedem seiner axialen
Enden einen Auslass hat. Das Vakuum wird durch   Drelmnig    der zentral angeordneten Laufradwelle in der
Weise erzeugt, dass sich die Laufräder zwischen benachbarten Leiträdern mit hoher Geschwindigkeit bewegen, wobei die Laufrad- und Leitradpaare zu beiden Seiten des Mitteneinlasses bezüglich des Winkels spiegelbildlich angeordnet sind.

  Eine typische Pumpe solcher Art weist also eine aus vielen Gruppen bestehende, zehn- bis   zwanzigstufige    linke Kompressoreinheit und eine in Achsrichtung entgegengesetzt angeordnete rechte   Kom-    pressoreinheit auf, wobei die linke Einheit bei entsprechender Drehung der Laufradwelle die Gasmoleküle nach links und die rechte Einheit bei gleicher Drehrichtung nach rechts befördert. In Befolgung der bekannten Praktiken sind die Leiträder gewöhnlich etwa spiegelbildlich zu den Laufrädern angeordnet, denen sie zugeordnet sind, jedoch ist dies nicht unbedingt notwen   dig.   



   Vermutlich sind bis zum heutigen Tag die Faktoren, die die Konstruktion und Funktion von Turbopumpen beeinflussen, nicht richtig verstanden worden. Daher gibt es beträchtlichen Raum für Verbesserungen in der Ausbildung der Bestandteile solcher Vakuumpumpen, etwa der Konstruktion der Schaufeln und ihrer Anordnung und vor allem der Form und des Winkels der Schaufeln, ihrer Stellung zu anderen Schaufeln, die zum gleichen Laufrad oder   Leitradagehören,    und zu Schaufeln mehr oder weniger benachbarter Laufrad-Leitradpaare.



   Da die bisherigen Vakuumpumpen bekannter Art nach verschiedenen Lehren des derzeitigen Standes der Technik konstruiert wurden, haben die sogenannten Turbomolekular- Vakuumpumpen bisher nicht die Eigenschaften entwickelt, deren sie bei richtiger Kon   striuktion    fähig wären. Die Erfindung schafft nun eine Vakuumpumpe mit hoher   Volumendurohsätzen,    einem verhältnismässig kleinen   Durchmesser    und einer verhältnismässig geringen Anzahl von Stufen, die in der Lage ist, ein Vakuum in der Grössenordnung von   10-10    Torr zu   erzielen.    Dies wird durch neue   Konstruktionstnerk-    male erreicht, die besonders die Konstruktion der Schaufeln betreffen.



   Die Erfindung betrifft eine axiale Turbomolekularpumpe, mit mindestens einem mehrstufigen Abschnitt, mit einem Einlass und mindestens einem Auslass,  dadurch gekennzeichnet, dass die   Laufschaufelflächen    im wesentlichen und mindestens abschnittsweise eben sind, wobei einen Kanal begrenzende Flächenpaare parallel zueinander verlaufen und mit der   Umfangs-    richtung einen Winkel einschliessen, und dass die Laufschaufeln mindestens eines Laufrades voneinander in Umfangsrichtung soweit beabstandet sind, dass mindestens im Bereich des Laufrades nahe den radial aussen liegenden Teilen der Schaufel eine ungehinderte Sichtlinie durch die Schaufelzwischenräume in einer zur Rotationsachse parallelen Richtung gegeben ist.



   Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine vertikale Schnittansicht, teilweise schematisch, einer   erfindungsgemässen    Vakuumpumpe;
Fig. 2 eine vergrösserte perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemässen Laufrads;
Fig. 3 eine weiter vergrösserte fragmentarische Vorderansicht eines Teiles des die Schaufeln enthaltenden Laufradteiles von Fig. 2 mit Blickrichtung stromaufwärts;
Fig. 4 eine Ansicht einiger der Laufradschaufeln von Fig. 3 mit Blickrichtung radial einwärts nach den Linien   1 4 der    Fig. 3;
Fig. 5 eine Schnittansicht der Schaufeln, geschnitten nach der Linie 5-5 der Fig. 3;
Fig. 6 eine Schnittansicht der Schaufeln, geschnitten nach der Linie 6-6 der Fig. 3;

  ;
Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie 7-7 der Fig. 4, der eine typische Schaufelanordnung der Fig.   2 .zeigt;   
Fig. 8 eine Schnittansicht des   Schaufelzwiscllen-    raumes im Laufrad der Fig. 2 und 3 nach der Linie   8-8    der Fig. 4, d. i. rechtwinkling zu einer schrägen   Schaufelvorderfläche;   
Fig. 9 eine   fragmentarische    vergrösserte Seitenansicht eines Teiles eines Leitrades, der dem Laufrad der Fig. 2-7   zugeordnet    ist, mit   Blickrichtung    stromab   wärts;   
Fig. 10 eine Vorderansicht eines Laufrades aus einer mittleren Stufe der Pumpe, mit Blickrichtung entgegen der Strömungsrichtung;

  ;
Fig. 11 eine Teilvorderansicht eines funktionell zum Laufrad der Fig. 10 gehörenden Leitrades mit Blick in Strömungsrichtung;
Fig.   12    eine fragmentarische Vorderansicht eines   Laufrades    für die Verwendung in der Nähe des Aus   lassendes    der Pumpe, mit Blickrichtung stromaufwärts;
Fig. 13 e:

  :ne radial nach innen gerichtete Ansicht eines Teils des Laufrads der Fig. 12 nach der Linie 13-13 dieser Figur;
Fig. 14 einen Schnitt des Schaufelendes des Laufrads der Fig. 13 nach der Linie   14-14    dieser Figur;
Fig. 15 eine vertikale Schnittansicht des Schaufel zwischenraumes in dem Laufrad der Fig. 13, geschnitten nach der Linie 15-15 dieser Figur, d. i. im echten Winkel zur schrägen   Scllaufelvorderfläclle;   
Fig. 16 eine schematische Projektion der Schaufelteile eines Laufrads, um die Punkte kenntlich zu machen, auf welche einige der erwähnten Abmessungen bezogen sind;
Fig. 17 eine schematische Ansicht einer Laufradanordnung, zur Kennzeichnung der Punkte, an welchen einige andere   Masse    abgenommen sind.



   Die Erfindung wird an einem speziellen Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem ein zylindrisches Gehäuse zwei   Kompressoreinh.iten    enthält, eine auf der linken und eine auf der rechten Seite, die beide Gasmoleküle in einem der freien Molekularströmung entsprechenden Druckbereich aus einem Mittelteil des Gehäuses nach den entgegengesetzten axialen Enden des Gehäuses abziehen, wobei die Moleküle einen annähernd axial verlaufenden Ström-ungsweg   nehmen.    Die Lehre der Erfindung ist aber auch auf zahlreiche andere   Pumpenkonstruktionen    anwendbar.



   Im einzelnen zeigt Fig. 1 einen teilweise   sche'mati-      sehen    Vertikalschnitt einer Vakuumpumpe 30. Die Turbomolekularpumpe selbst, die mit 32 bezeichnet ist, ist mit ihrem Einlass unmittelbar an einen zu evakuierenden Bereich 34 anschliessbar, beispielsweise ein Gefäss mit einer Glocke oder dergleichen, das nicht dargestellt ist. Der Ausstoss der Pumpe gelangt durch eine oder mehrere bei 38 schematisch angedeutete Leitungen von   Ausgangsleitungen    40 zweier axial sich gegenüberliegender ringförmiger Sammelkanäle 42 zu einer sogenannten Vorvakuumpumpe   36    bekannter Art.



     In    einzelnen weist die Pumpe 32 ein Anschlussstück   44    auf, das mit dem zu evakuieren den Bereich verbunden wird, ferner eine grosse Spirale   46.    die die Aussenflächen 48 eines zylindrischen   Gehäuses    50 umgibt, das mehrere weite Einlassöffnungen 52 hat. die teilweise von in der Mitte angeordneten. sich in Achsrichtung gegen   überstehenden    Rändern 54 des Gehäuses 50 gebildet werden. Die Innenseite 56 des Gehäuses 50 nimmt mehrere Stützringe 58 auf, von denen jeweils benachbarte Paare die Aussenränder 60 mehrere Leiträder 62 axial festlegen. Jedes Leitrad   62    hat eine durchgehende,   rin,gförilliee    Nabe   64,    deren innerer Rand 66 eine runde Öffnung begrenzt.

  An jedem Leitrad 62 sind ferner mehrere   Statorsehaufeln    67 vorgesehen. deren Konstruktion noch genauer   bevehrieben    wird. Die axiale Reihe von beabstandeten Leiträdern 62 bildet den Stator 68.

 

   Ein weiterer   Haupiliestandtel    der Pumpe 32 ist eine rotierende Schaufelradwelle 70. die aus einem linken Kompressorteil 72 und einem rechten Kompressorteil 74, sowie   einen'    zylindrischen Mittelstück 76 ohne Schaufeln besteht. das in einen Abstand einwärts von den   Einlassöffnunaen    52 des Gehäuses 50 liegt.

  Die beiden   Kemoresoreile    72,   7i    weisen mehrere Laufräder   78      nnf    und sind spiegelbildlich zueinander   nase-    ordnet. so dass bei einer   voreeaebenen      Drehrichtuna    der   S'aufe1rnd'elle    der eine   Komrtressorteil    eine Strömung  der Gasmoleküle nach links in Fig. 1 erzeugt und der andere die Gasmoleküle nach rechts evakuiert. Es wird deshalb nur der linke Kompressor 72 genauer beschrieben, da der rechte Kompressor 74 bis auf   spiegelblldli-    che Anstellwinkel der Schaufeln mit ihm identisch ist.



   Der linke Kompressor 72 weist, wie erwähnt, mehrere Laufräder 78 auf, die an der Nabe 80 der Schaufelradwelle 70 befestigt sind und mit dieser rotieren. Jedes Laufrad 78 bildet zusammen mit dem zugehörigen, unmittelbar benachbarten Leitrad 62 eine eigene Stufe und mehrere nebeneinanderliegende Stufen der gleichen Beschaufelung in Form und Grösse bilden eine mehrstufige Arbeitsgruppe 82. Mehrere Arbeitsgruppen 82, 84, 86 sind in Achsrichtung nach aussen aufeinanderfolgend angeordnet, wobei jedes Leitrad-Laufrad-Paar einer bestimmten Gruppe die gleiche Konfiguration hat, sich aber von den Leitrad-Laufrad-Paaren einer benachbarten Arbeitsgruppe in seiner Konstruktion unterscheidet, wie weiter unten noch genauer ausgeführt   wird.   



   Die Schaufelradwelle 70 ist in Lagern 8S, 90 gelagert und wird von einem Schrägzahnrad 92 angetrieben, das seinerseits von einem nicht gezeigten motorgetriebenen Zahnrad mit viel grösserem Durchmesser o. dgl. angetrieben wird. Die in Fig. 1 dargestellten, aber nicht eigens beschriebenen Bestandteile der Pumpe 32 sind übliche Bauteile und nicht erfindungswesentlich, so dass sie im folgenden nicht genauer erläutert werden.



   Bevor auf die Konstruktionsdetails der in den Fig.



     2-15    gezeigten Vorrichtung näher eingegangen wird, sei erwähnt, dass die spezifischen Formen der veranschaulichten Laufrad-Leitrad-Konstruktion mit in Segmenten geteilten Schaufeln sich strukturell ausführbar und bequem herstellbar erwiesen haben. So kann beispielsweise ein herkömmlicher einziger Scheibenfräser mit drei Schneidflächen von   unterschiedlichem    Radius ohne weiteres die in den Fig.   2-11    dargestellte Schaufel in   einemaeinzigen    Arbeitsgang herstellen. Dies ist möglich, weil jede Arbeitsfläche parallel zu ihrer zugeordneten Fläche ist, weil die kleinsten Zwischenräume zwischen den in radialer Richtung innersten Flächen vorhanden sind und weil die Schnitte radialwärts oder sonstwie geradlinig liegen. Jedoch sind   auch    andere Formen von Laufrädern.

  Leiträdern und dergleichen mit den beanspruchten Merkmalen im Rahmen der Erfindung vorteilhaft anwendbar. In diesem Zusammenhang liegt es beispielsweise für den Fachmann auf der Hand, dass in Segmente unterteilte Schaufeln nicht unbedingt notwendig sind und dass, obwohl drei Laufradgruppen veranschaulicht sind, eine erfindungsgemässe Turbopumpe auch nur zwei Gruppen haben kann oder auch vier und mehr, und dass jede Gruppe aus einer gleichen oder annähernd gleichen Anzahl von Stufen bestehen kann, aber nicht unbedingt bestehen muss.



   Wie aus den Fig. 2-8 ersichiltch, weist ein Laufrad 78 des Typs, wie er vorzugsweise in der   a'm    nächsten zum Einlass gelegenen Gruppe 82 verwendet wird, eine Reihe von Schaufeln 94 auf. Jede   Schaufel    94 endigt in einer innen liegenden Basis 96. mit der sie an die Nabe   98    fest   angefügt    ist, so dass sie einen Teil derselbn bildet. In der   Nabenmitte    innerhalb des Hauptkörpers 104 der Nabe   98    ist eine Öffnung 100 vorgesehen, die von radial nach innen laufenden Wänden 102 der Nabe   abildet    ist.



   Jede Schaufel 94 in der ersten oder in Strömungs   richtung    obersten Laufradstufe ist eine in Segmente unterteilte   Schaufel    mit einem   Randsegment    A, einem mittleren Segment B und einem inneren Segment C. Das äussere oder   Randsegment    A weist eine nach aussen gekehrte Stirnfläche 106 und eine ebene Vorderfläche 108 auf. Das Segment B hat eine Fläche 110 und das Segment C eine Fläche 112. Alle Flächen 108, 110, 112 liegen in einer gemeinsamen, zur Rotationsrichtung der Schaufel parallelen Ebene. Ferner hat jede Schaufel 94 auch noch schräge Arbeitsflächen 114, 116, 118 an den Segmenten A bzw. B bzw. C, die etwa stromabwärts gerichtet sind.

  Die Flächen 114, 116, 118 sind   gegenein-    ander in Drehrichtung schräg versetzt, so dass beispielsweise die äusserste stromabwärts gelegene Fläche 114 von der ihr vorauslaufenden Fläche 120   merklioh    beabstandet ist. Letztere ist parallel, aber auf der anderen Seite der Schaufel 94 nach stromabwärts gerichtet angeordnet. Die Fläche 122, die radial einwärts von der Fläche 120 gelegen ist, hat einen kleineren Abstand von der stromabwärts gelegenen, ihr unmittelbar folgenden Fläche 116, als die Fläche 120 von der Fläche 114, und der letzte Abstand in Drehrichtung liegt zwischen der strom aufwärts gelegenen Fläche 124 und der stromabwärts gelegenen Fläche 118, die ihr unmitteilbar folgt.

  Da die   n    radialer Richtung weiter aussen liegenden Flächen die grössere Lineargeschwindigkeit haben, muss der lineare Abstand in tangentialer Richtung am Umfang des Laufrades 78 am grössten sein.



  Aus Fig. 7 ist ersichtlich, dass die innersten Teile 126, 128, 130 jedes Schaufelsegmentes A, B, C schmaler sind als die äusseren Teile 132, 134, 136 des gleichen Segmentes, und dass der dickste innere Teil 130 der Nabe 98 am nächsten ist, während der dünnste innere Teil 126 zum äussersten Schaufelsegment A gehört.



   Fig. 8 lässt erkennen, dass der Abstand auf der Linie A-A der grösste zwischen entgegengesetzt gerichteten vorauslaufenden und nachlaufenden Flächen 120, 114 ist, und dass der Abstand in tangentialer und senkrechter Richtung zwischen den Flächenpaaren 122, 116 und 118, 124 stufenweise kleiner ist. Nichtsdestoweniger ist der Abstand zwischen den   Sehaufelsegmenten    selbst an deren innersten Abschnitten noch beträchtlich und widerspricht dem bisherigen Stand der Technik.



   Ebenso ist die Schaufel an der Basis jedes Segmentes dicker, wie oben ausgeführt, aber die Schaufeln sind immer noch im Vergleich zur bisherigen Technik sehr dünn. Aus den Fig. 3-6 ist ersichtlich, dass für die Laufräder der ersten Gruppe der eingeschlossene spitze Winkel zwischen einer stromaufwärts liegenden Fläche 120 und der Rotationsebene verhältnismässig steil oder von grosser Steigung ist, in der gezeigten Ausführungsform beispielsweise   40".    Die Wichtigkeit dieses Punktes wird später noch erklärt.



   In Fig. 9 ist ein Sektor eines Leitrades   62    der ersten Gruppe gezeigt. Es weist mehrere Schaufeln 67 auf, die von einer hohlen Nabe 64 nach aussen ragen. Ein Rand 66 der Nabe begrenzt eine weite Öffnung. Die Schaufeln 67 am Leitrad 62 sind ebenfalls in Segmente unterteilt, und zwar in die Segmente D, E und F, denen jeweils eine ebene Vorderfläche 138, 140, 142 zugehört. Schräg angestellte stromaufwärts gerichtete Arbeitsflächen 144, 146, 148 sind an den Segmenten D, E und F in gleicher Weise vorgesehen wie ihre Gegenstücke 114, 116 und 118 an den   Rotorsehaufeln    94. Bei Betrachtung der Fig.

 

  3-9 sieht man, dass das Laufrad 78 und das Leitrad 62 gleichgeartet sind. Um dies besser zu   veranschaulichen,    ist in Fig. 3 die Blickrichtung auf das Laufrad 78 von unterhalb nach stromaufwärts gewählt, wogegen Fig. 9 eine axiale Ansicht des Leitrades von der stromaufwärts gelegenen Seite in Stromrichtung zeigt, um die   Ähnlich-     keit der Konstruktionen zu betonen, obwohl Rotor und Stator, in einer Arbeitsmaschine eingebaut, bezüglich des Anstellwinkels   spiegelbildlich    sind .Beim Leitrad 62 ragen jedoch die Aussenränder 60 jeder Schaufel in radialer Richtung etwas weiter nach aussen als ihre Gegenstücke 132 an den Laufrädern 78, da diese Aussenränder 60 von den Stützringen 58 festgehalten werden sollen (Fig. 1).

  Wo also Leiträder und Laufräder einander zugekehrt angeordnet sind, sind entsprechende Teile zueinander spiegelbildlich.



   In Fig. 10 ist ein Laufrad 78a für eine mittlere Gruppe der Turbopumpe gezeigt. Es gleicht dem Laufrad 78 der Fig. 2 und 3 mit der Ausnahme, dass die Abstände zwischen den Arbeitsflächen 114a, 116a, 118a und den Flächen 120a, 122a, 124a in Drehrichtung etwas kleiner sind, so dass eine leichte Überlappung zwischen einer nachlaufenden Kante 150 eines Segmentes A und der vorlaufenden Kante 152 des unmittelbar folgenden Segmentes A vorhanden ist. Die gleiche Situation besteht für die entsprechenden nachlaufen den Kanten 154 und vorlaufenden Kanten 156 der Schaufelsegmente B und das Gleiche   gllt    für die Kanten der Segmente C.



   Weiter ist aus Fig. 10 ersichtlich, dass die Anstellung der Arbeitsflächen 114a, 116a, 118a zur Rotationsebene etwas flacher ist als bei einem in der Nähe des Pumpeneinlasses liegenden Laufrad; der Winkel zwischen einer Fläche und der Rotationsebene beträgt in diesem Fall vorzugsweise etwa   20".    Die Flächen 114a, 116a, 118a sind breiter als ihre Gegenflächen 108, 110, 112 in der ersten Gruppe und demgemäss ist die Gesamtbreite, gemessen parallel zur Vorderseite der Flächen, für die Flächen 114a, 116a, 118a merklich grösser als diejenige ihrer Gegenstücke 114, 116, 118 in der ersten Stufe, wobei die axiale Dicke der Laufräder 78 und 78a die gleiche ist. Dagegen ist die Dicke jedes Schaufelsegmentes A, B, C in der zweiten Gruppe, gemessen senkrecht zu einer Fläche desselben, gegenüber der gleichen Abmessung für die Schaufeln der ersten Stufe etwas kleiner.



   Fig. 11 zeigt ein Leitrad 62a, das etwa spiegelbildlich zum Laufrad 78a ausgeführt ist, ausgenommen die grössere radiale Erstreckung des Aussenrandes 60a des   Schaufelsegmentes    D und die Ausdehnung nach innen, die durch eine Fläche 64a begrenzt ist. Sonst ist dieses Leitrad genau gleich konstruiert wie das zugehörige Laufrad 78a.



   In den Fig.   12-15    ist ein Laufrad   78b    für eine nahe dem Auslass der Pumpe gelegene Gruppe dargestellt. Es weist eine Schaufel 94b mit nur einem einzigen Segment G auf, das eine stromabwärts gerichtete Fläche 114b, eine ebene Vorderfläche 108b, eine vorlaufende Kante 152b   rund    eine nachlaufende Kante 150b hat. Die radiale Erstreckung der Arbeitsfläche   114ob    ist, verglichen mit dem Gesamtdurchmesser des Laufrades 78b, verhältnismässig schmal und die   Überlappung    zwischen der nachlaufenden und der vorlaufenden Kante ist erheblich und liegt merklich über der in den Laufrädern der mittleren Stufen vorhandenen.



   Wie die Fig. 13 und 14 erkennen lassen, sind die stromaufwärts und stromabwärts gerichteten Schaufelflächen 114b und 120b verhältnismässig flach angestellt, in diesem Fall etwa mit 100. Weiter ist aus Fig. 14 er   sichtlich.    dass, wie bei den anderen Rotorschaufeln, der innere Teil oder die Basis 154 des Segmentes G schmaler ist als das Endstück 106b des Segmentes.



   In Fig. 15 ist verdeutlicht, dass der Abstand zwischen den Flächen 120b und 114b, gemessen im rechten Winkel zu den Schaufelflächen, klein ist im Verhältnis zu den entsprechenden Abmessungen an den in der Einlassstufe und der mittleren Stufe verwendeten Laufräder, obwohl wegen der geringen Steigung der Schaufein der   Albstand    dazwischen, in   FFortbewegungsrichtung    gemessen, wesentlich grösser ist. Wie aber schon erwähnt, sind die Verhältnisse der Schaufeltiefe zum Abstand und die Dicken der Schaufeln von solchen Abmessungen und Beziehungen, dass sie den bisherigen fachmännischen Regeln und den bekannten Konstruktionen zuwiderlaufen.



   Das Leitrad für jede dritte Gruppe, das zu einem Laufrad im höheren Druckbereich gehört, ist nicht dargestellt. Es ist selbstverständlich, wie die anderen Laufräder etwa ein Spiegelbild des zugehörigen Laufrades.



   Eine erfindungegemässe Pumpe umfasst etwa 2 bis 7 oder mehr Druckstufen, von denen jede aus einem Laufrad und einem Leitrad der in den Fig. 2-9 gezeigten Art zusammengesetzt ist, ferner eine gleiche Anzahl von Stufen, die aus Laufrad-Leitrad-Paaren des in den Fig. 10 und 11 gezeigten Typs bestehen, und eine ähnliche Anzahl von Stufen, die Laufräder nach Art der in den Fig. 12-15 gezeigten mit zugehörigen Leiträder umfassen. Es ist nicht notwendig, dass jede mehrstufige Gruppe die gleiche Anzahl von Laufrad-Leitrad-Paaren hat, aber es ist gemäss der Erfindung vorteilhaft, dass die an weitesten stromaufwärts gelegenen Stufen, die in den Fig. 2 bis 9 gezeigten Konfigurationen haben, dass die mittleren Stufen aus Laufrädern und Leiträdern der Fig.



  10 und 11 bestehen und dass die letzten Stufen Laufräder nach Art der in Fig. 12-15 gezeigten umfassen. Wie schon oben erwähnt, kann die Anzahl der Stufen in den Gruppen beträchtlich variieren und auch die Anzahl der Gruppen in jedem Kompressorabschnitt kann etwas variieren. Die Anzahl und die Art der Stufen und Gruppen wird in Abhängigkeit von den Anforderungen, die an die Pumpe gestellt werden, bestimmt. Mehr erste Stufen mit mehr offenen Schaufeln ergeben ein grösseres Volumen und mehr Stufen des in Fig. 12 gezeigten Typs ergeben beispielsweise einen höheren Druckanstieg pro Stufe.



   In den Fig. 16 und 17 sind die Komponenten mit den charakteristischen Merkmalen schematisiert dargestellt, um die   Punkte,    an denen die in Frage kommenden Masse abgenommen sind, zu zeigen. In Fig. 16 ist beispielsweise die Schaufeltiefe mit     > b     bezeichnet, der   Schaufelwinkel    ist  a  genannt und bezeichnet den Winkel, der zwischen der Rotationsebene und der Arbeitsfläche der Rotorschaufel eingeschlossen ist.



  Schaufeln mit   einem    höheren numerischen Wert dieses Winkels werden als steiler angestellt oder als Schaufeln mit grösserer Steigung bezeichnet, diejenigen mit kleineren numersichen Werten für  a  heissen flacher oder Schaufeln mit kleinerer Steigung. Der tangentiale Abstand zwischen Schaufeln ist mit  s  bezeichnet, der gesamte tangentiale Abstand zwischen entsprechenden Teilen benachbarter Schaufeln ist    sO .    Das Verhältnis des Schaufelzwischenraums zur Schaufeltiefe ist s/b. Die Dicke einer Schaufel ist mit  t  bezeichnet. 

  Daher ist sO    5+  > . t   
Bei einem   Schaufelwinkel    von beispielsweise   45"    und t gleich 1 gilt   s.      =    s +   V2.    Wenn a gleich    30  ist, gilt sO = s + 2. Der Schaufelzwischenabstand,    gemessen im rechten Winkel zur Arbeitsfläche der  
Schaufel, ist mit  w  bezeichnet; folglich gilt: s = w. sin a.



   Wenn in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen von   Schaufelzwisohenabstand    und Schaufel didke gesprochen wird, sollen damit die Abmessungen an den äusseren Enden der Schaufel   gemeint    sein, d. i.



   beispielsweise die Zwischenräume zwischen den Segmenten A oder D.



   In Fig. 17 ist der Radius der Nabe mit rh   und    der Aussenradius des Rotors mit rt bezeichnet;   diefDiffe-    renz ist die radiale   Schaufelspanne    oder   4zange     1 . Die Länge  1  im Verhältnis zum   Schaufelzwischenabstand    s wird als das Aspektverhältnis   l(Flügelstreckung)    des betreffenden Abschnittes bezeichnet. Die örtliche Lage der Schaufeln an den Naben und die gewünschten Sohaufelspannen oder   zwängen    werden in Bezug auf den gesamten   Rotorradins    rt besprochen.



   Nach der Lehre der Erfindung sind einige Verallgemeinerungen formuliert worden, die diese Winkel und Abmessungen und deren   Beziehlungen    zueinander betreffen. Typische angestrebte Werte für diese Winkel und   Abmessungen    kennzeichnen hierin veranschaulichte Komponenten, die erwiesenermassen beste Ergebnisse liefern. So sind allgemein bei in einem   Hochvakuum    eingeschlossenen Gasmolekülen eine Anzahl von Faktoren   fwesentlich,    die sich auf ihr Verhalten unter dem Einwirken einer Pumpe nach Art der beschriebenen beziehen.



     .B.    hängt die Geschwindigkeit der Moleküle einer speziellen   Gasspezies    von der absoluten Temperatur ab und vom Molekulargewicht der   Gasmoleküle.    Die Beschaffenheit des Gasflusses hängt von der relativen Häufigkeit der Zusammenstösse der   Gasmolekel    miteinander oder mit einer Rotor- oder   Statorschaufel    ab.



  Diese Häufigkeit wird durch die mittlere freie   Weglänge    der Molekel in Relation zu den Abmessungen der Schaufeln und Schaufelzwischenräume bestimmt. Bei einer ausreichend grossen mittleren Weglänge im Vergleich zu den Schaufel- und Zwischenraumabmessungen wird daher das Verhalten der Moleküle vorherrschend, ja fast ausschliesslich, durch ihre Kollision mit den Arbeitsflächen der Vorrichtung, und nicht durch die Kollisionen untereinander beeinflusst. Aufgrund des herrschenden   hohen    Vakuums sind die Temperaturen in der   Turbopumpe    praktisch überall gleich, da die Ableitung und Abstrahlung der Energie von den Schaufeln sehr gross sind, verglichen mit der kinetischen Energie der auf die Schaufeln auftreffenden Moleküle.

  Ein wichtiger   Faktor    für die Leistungsfähigkeit   der    Turbopumpe ist das Verhältnis der Schaufelgeschwindigkeit zur mittleren Molekulargeschwindigkeit, während andere Faktoren, etwa die Proportionen der Schaufeln und der Schaufelzwischenräume, die Wahrscheinlichkeit beeinflussen, mit der Gasmolekel durch ein Laufrad oder Leitrad eher in der einen als in der entgegengesetzten Richtung wandern.

  Da die Gasdichte in Strömungsrichtung um viele Grössenordnungen zunimmt und damit der Volumendurchsatz entsprechend abnimmt, werden für die verschiedenen Parameter, nämlich  a ,  s/ib ,    rh/rt     und  T/w , für die verschiedenen Stufen unterschiedliche Werte gewählt, um eine optimale Leistung hinsichtlich der Höhe des   Vakuums    und der Grösse des Volumendurchsatzes oder der Pumpgeschwindigkeit zu erzielen.



   Um festzustellen, ob die mit Hilfe der Erfindung als möglich erachteten Verbesserungen auch tatsächlich eintreten, wurden Versuche durchgeführt, die zeigten, dass mit den in den Fig. 2-15 gezeigten Laufrad    Leitrad-Konfigurationen    unerwartet hohe Druckanstiege in den Stufen der mittleren und stromabwärts gelegenen
Rotorgruppen erzielbar waren, wobei ein ausgezeichne ter Volumendurchsatz erhalten blieb. Weiter wurde ein unerwartet grosser Volumendurchsatz   spezieil mit    den   Laufrad-LeitradWaaren    erreicht, die diejenigen Stufen ausmachten, welche die Gruppe nächst dem Hochvakuumende der Pumpe   enthielten,    aber auch noch in den Stufen der mittleren Gruppe.

  Als   Gesamtergebnis    war die Gesamtleistung der Pumpe überlegen und übertraf um ein Vielfaches die Leistung bisher bekannter   Pum-    pen gleicher Grösse hinsichtlich des mit einer vorgegebenen Anzahl von Stufen erzielbaren Druckes, des   Volu-    mendurchsatzes oder der   Pumpgeschwindigkeit.   



   Um die Ergebnisse der Versuche   zusammenzufas-    sen: Es wurde festgestellt, dass Laufräder und Leiträder nächst dem Einlass der Turbopumpe vorzugsweise einen verhältnismässig steilen Anstellwinkel von   Ibeispielswei-    se etwa 400 haben sollen, dass ferner die Schaufeldicke t im Verhältnis   eu    dem Abstand s zwischen den Schaufeln so klein als es im Hinblick auf die erforderliche Festigkeit und die Fertigungsbedingungen möglich ist, sein soll. Für Laufräder und Leiträder nahe dem Binlass soll das Verhältnis des   Nabenradius      rh    zum   Gesasmtra-    dius rt im Bereich von etwa 0,4 bis 0,8 vorzugsweise bei 0,5 oder 0,6 liegen.

  Die Länge oder Spanne einer Rotoroder   IStatorschaufel    am Einlassende soll im Verhältnis zum   Schaufelzwischenabstand    s mindestens 1,5 bis 1 betragen. Es wurde beispielsweise festgestellt, dass die Leistung etwas anstieg, wenn das Aspektverhältnis von etwa 1,5 bis zu etwa 4 oder 5 zunahm, danach aber, wenn ein Aspektverhältnis von etwa 4 oder 5 erreicht war, brachte eine weitere Steigerung keinen sichtbaren Vorteil mehr. Das Verhältnis des Schaufelzwischenabstandes s zur Dicke t muss für Laufräder und Leiträder nahe dem Einlass mindestens 1 betragen, vorzugsweise im Bereich von   4:1    bis 6: 1 oder mehr liegen, wobei es lediglich durch Erwägungen bezüglich der Festigkeit und der   Fertigungsbedingungen begrenzt    wird.

  Für das Beispiel der Fig. 3 wäre die Abmessung t   (gemessen    im rechten Winkel zur   sSchaufelfläche)    für das Segment A etwa   1,4-2,7      mm    (0,055   lbis    0,105 Zoll), während der Schaufelzwischenabstand s gemäss Fig. 16 etwa 11 mm (0,430 Zoll) betragen würde. Für die inneren Segmente B und C ist das Verhältnis, wie dargestellt, etwas kleiner, aber doch noch gross im Vergleich zu den bisherigen Konstruktionen und fachmännischen Regeln.



   Ein weiterer wichtiger Parameter ist das Verhältnis des   Schaufelzwischenabstandes    s zur Schaufeltiefe b.



  Obwohl die bisherigen Regeln das Gegenteil lehrten, hat es sich als günstig erwiesen, wenn dieser Quotient für Laufräder und Leiträder nahe dem Einlass ebenfalls über 1 liegt. So haben beispielsweise Messungen des   Durchlässigkeitsfaktors    der Schaufeln der ersten Stufe gezeigt, dass, wenn das Verhältnis   s/b    von etwa   1 : 4    bis etwa   3 : 2    anstieg, sich der   Durchlässigkeitsfaktor    mehr als verdreifachte, nämlich von etwa 0,2 bis auf etwas über 0,6. Um die endgültigen Abmessungen der fraglichen Einheiten zu bestimmen, ist die Schaufelgeschwindigkeit ein wichtiger Faktor. 

  Hier sind Umfangsge   schwindigkeiten    am   Schaufeiende    von etwa 275 bis   428 als    (900 bis 1400 Fuss/Sekunde) und mehr erwünscht die Grenze wird durch   Festigkeitsüberlegungen    gezogen, da ein Zerbersten durch die Zentrifugalkräfte vermieden werden muss. Bei den hier beschriebenen   Pumpen wurden Laufräder von etwa 15 bis 18 cm (6 bis 7 Zoll) Durchmesser verwendet mit einer gesamten axialen Dicke von etwa 3 mm (0,120 Zoll), was eine Schaufeltiefe von etwa   4,5 mm    (0,180 Zoll) für die Laufräder und Leiträder der ersten Stufe ergab. Doch sind diese Werte nur Beispiele, die nicht einschräkend gemeint sind.

  Ein sehr wichtiges Charakteristikum ist, dass ein merklicher tangentialer Abstand zwischen einer nachlaufenden Schaufelkante und der vorauslaufenden Kante der nächsten Schaufel vorhanden ist, das heisst, es gibt eine unversperrte axiale Sichtlinie durch mindestens einen Teil solcher Laufräder und/oder Leiträder. Diese Konstruktion liefert einen viel grösseren Volumendurchsatz durch die Einlassstufen als bisher vorgesehen oder mit den bisher bekannten Vorrichtungen in der Praxis erreicht   wurde.   



   Zusammenfassend gilt also für die zweckmässigen Abmessungen eines Laufrades oder Leitrades nahe dem Einlassende: Der Winkel  a  muss 200 bis   50 ,    vorzugsweise etwa   40     getragen; s/b muss zwischen etwa
1,0 und etwa 2,5, vorzugsweise bei etwa 2,0 liegen;   s,/rt    soll etwa zwischen 0,4 und 0,8, vorzugsweise etwa 0,5 bis 0,6 betragen. Das Aspektverhältnis l/s muss mindestens 1,5 sein und braucht nicht grösser als 4 zu sein. Der Quotient t/w soll so klein als möglich sein, soweit es sich mit der Festigkeit und den   Fertigungsbe    dingungen vereinbaren lässt.



   Die Parameter für das Laufrad oder Leitrad einer mittleren Stufe sollen folgende Werte haben: Der Schaufelwinkel  a  muss zwischen   15     und   30 ,    vorzugsweise etwa 200 betragen;   s/b    soll etwa 0,75 bis 1,5, vorzugsweise etwa 1,0 sein;   rl,/rt    kann etwa gleich dem Wert für die erste Stufe sein, nämlich etwa bis 0,5 bis 0,8, vorzugsweise etwa 0,5 oder 0,6. Eine Überlappung der nachlaufenden und vorlaufenden Schaufelkante ist zwar vorhanden, sollte aber nicht zu gross sein. Das Verhältnis t/w muss so klein als möglich sein, soweit es die Festigkeit und Herstellbarkeit erlaubt.



   Für die Laufräder und Leiträder nahe dem Auslassende muss der Schaufelwinkel  a  noch kleiner sein, etwa zwischen 50 und 200, vorzugsweise etwa 100; s/b kann zwischen etwa 0,3 und etwa 1,0 liegen, vorzugsweise bei etwa 0,75;   rJrt    sollte etwa zwischen 0,75 und etwa 0,95 liegen, vorzugsweise   tbei    etwa 0,9. In den Auslassstufen, wo der Volumendurchsatz durch die   Kolnpression    des Gases stark reduziert ist, ist es nicht so kritisch, dass die Schaufeldicke sehr klein ist. Sie kann beispielsweise die Hälfte des Schaufelzwischenabstandes betragen. Die Überlappung der nachlaufenden und vorlaufenden Schaufelkante sollte beträchtlich sein, beispielsweise etwa die Hälfte der   Schaufeltiefe.   



   Eine nach diesen Regeln konstruierte Pumpe ist in der Lage, bisher unerreichbare Gesamtdruckanstiege und auch grosse Druckanstiege in den einzelnen Stufen zu erzielen. Wenn man beispielsweise die erfindungsgemässe Pumpe an eine Vorpumpe   heikömmlicher    Bauart, die ein Vakuum von   10-3    Torr liefern kann, anschliesst, kann sie Druckanstiege bis zu 107 und mehr erzielen.



  Man kann also mit einem Ausgangsdruck von   10    Torr   Eingangsdrucke    von   10¯in    oder sogar noch darunter ohne weiteres erreichen. Das bedeutet, dass der Ausgangsdruck 10 000 000 mal grösser ist als der Druck am Einlass. Bei einem so extrem hohen Vakuum sind die mittleren freien Weglängen der Moleküle ausreichend gross, dass die Gasströmung in der Pumpe einen ganz anderen Charakter hat als die Gasströmung in dem Axialkompressor einer Gasturbine oder dergleichen, wo der Strömungsmechanismus völlig verschieden ist und wo Druckverhältnisse von beispielsweise nur etwa   1,25 : 1    üblich sind. Im Gegensatz dazu können die Druckanstiege über einzelne Druckstufen in einer Turbomolekularpumpe der beschriebenen Art   25 : 1      über    schreiten.

 

   Somit wurde gefunden, dass in einer nach den aufgezählten Kriterien konstruierten Vakuumpumpe vom Turbotyp unerwartet hervorragende Ergebnisse möglich geworden sind, die bisher als nicht erreichbar angesehen wurden und die tatsächlich mit Turbopumpen bekannter Bauart nicht erreicht werden konnten, vor allem nicht mit solchen Pumpen, die eine oberflächliche Ähnlichkeit mit den erfindungsgemässen Pumpen haben, aber sich von diesen in den wichtigen oben erwähnten Beziehungen unterscheiden. 

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH
    Axiale Turbomolekularpumpe, mit mindestens einem mehrstufigen Abschnitt (72, 74), mit einem Einlass (34) und mindestens einem Auslass (42), dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschaufelflächen im wesentlichen und mindestens abschnittsweise eben sind, wobei einen Kanal begrenzende Flächenpaare parallel zueinander verlaufen und mit der Umfangsrichtung einen Winkel (a) einschliessen, und dass die Laufschaufeln mindestens eines Laufrades voneinander in Umfangsrichtung soweit beabstandet sind, dass mindestens im Bereich des Laufrades nahe den radial aussen liegenden Teilen der Schaufel eine ungehinderte Sichtlinie durch die Schaufelzwischenräume in einer zur Rotationsachse parallelen Richtung gegeben ist.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Pumpe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelzwischenabstand (s) mindestens das Eineinhalbfache der Schaufeldicke (t) beträgt.
    2. Pumpe nach Patentanspruch oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen dei Rotationsebene und einer Schaufelfläche eingeschlossene Winkel (a) zwischen 20 und 50 beträgt.
    3. Pumpe nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorlaufenden und nachlaufenden Kanten der Schaufeln zwischen sich eine Tiefe (b) jeder Schaufel eingrenzen und dass der Schaufelzwischenabstand (s) das Ein- bis Zweieinhalbfache der Abmessung dieser Tiefe beträgt.
    4. Pumpe nach Unteranqprucll 3, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Erstreckung (1) der Schaufeln zwischen dem Eineinhalbfachen bis dem Fünffachen des Schaufelzwischenabstandes (s) beträgt.
    5. Pumpe nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Leiträder (62) eine Reihe von radial nach aussen stehenden Schaufeln (67) aufweist, von denen jede in Bezug auf ein Statorumfang eine vorlaufende Kante und eine nachlaufende Kante hat und die, bezogen auf die Strömungsrichtung des durchtretenden Gases, vordere (144. 146, 148) und hintere Schaufelflächen haben, die im wesentlichen parallel zueinander und in einem Winkel zur Ebene des Leitrades liegen, wobei eine Schaufel derart angeordnet ist, dass ihre nachlaufende Kante von der vorauslaufenden Kante der nächstfolgenden Schaufel in der genannten Bezugsrichtung nach vorne einen Abstand hat,
    der eine unbehinderte Sichtlinie durch die Zwischenräume zwischen den Schaufeln mindestens in dem Bereich des Leitrades nahe den radial aussen liegenden Teilen der Schaufel in einer zur Ebene des Leitrades senkrechten Richtung erlaubt.
    6. Pumpe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zweites Laufrad (78a) eine Reihe radial nach aussen sich erstreckender Schaufeln aufweist, von denen jede, bezogen auf die Drehrichtung des Rotoreiementes, vordere (114a, 116a, 118a) und hintere (120a, 122a, 124a) Schaufelflächen haben, und dadurch, dass der Schaufelwinkel dieses zweiten Laufrades, Igemessen zwischen der Drehrichtung und den hinteren Flächen, 15 bis 30 beträgt.
    7. Pumpe nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe (b) der Schaufel zwischen dem 0,75-fachen bis dem 1,5-fachen des Schaufelzwischenab- standes beträgt.
    8. Pumpe nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eines der weiteren Laufräder (78a) eine Nabe (rh) mit einem Radius aufweist, die nächst der Basis der Schaufeln endigt, und dass die Schaufelenden den Aussenradius (rt) des Rotors definieren, und dass der Radius der Nabe zwischen dem 0,4-fachen bis dem 0,8-fachen des Aussenradius des Rotors ;beträgt.
    9. Pumpe nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiteres der Laufräder (78db) eine Reihe von radial nach aussen sich erstreckenden Schaufeln (G) aufweist, deren Winkel (a) gemessen von der Rotationsrichtung zu einer hinteren Fläche, 100 beträgt.
    10. Pumpe nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Laufräder (78) aus einem einzigen Materialstück hergestellt ist und in seiner Mitte eine Nabe (98) aufweist, und dass jede Schaufel aus mehreren Schaufelsegmenten (A, B, C) besteht, von denen jedes Segment durch ein Paar von schrägen Arbeitsflächen (114, 116, 118, 120, 122, 124) begrenzt ist, wobei die Arbeitsflächen jeder Schaufel gegeneinander in Drehrichtung versetzt sind, wogegen alle Paare der Schaufelflächenabschnitte zueinander parallel sind.
    11. Pumpe nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, bei der mindestens an dem einen Laufrad 1(78) der Winkel (a) zwischen 20 und 50 liegt und der Schau felzwischenabstand (s) das Ein- bis Zweieinhalbfache der Abmessung der Tiefe (b) beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem weiteren Laufrad (7 & oder 78c) der Winkel a) kleiner ist als dem erstgenannten und das Verhältnis des Schaufelzwischenabstandes zur Abmessung der Tiefeiebenfalls kleiner ist als bei dem erstgenannten Laufrad (78).
    12. Pumpe nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator aus mindestens drei Gruppen von Leiträdern besteht und die Schaufelradwelle mindestens drei Gruppen von axial beabstandeten Laufrädern (82, 84, 86) aufweist, dass für die nächst dem Einlass angeordnete Gruppe (82) der Winkel (a) in den Laufräderen 400 beträgt, der Schaufelzwischenabstand (s) mindestens das Vierfache der Dicke der Schaufel ist, die radiale Erstreckung (1) jeder Schaufel mindestens das Vierfache des Schaufelzwischenabstandes ist und der Nabenradius (rh) das 0,5-fache bis das 0,6-fache des Aussenradius (rt) des Rotors beträgt, während für die zwischen dem Einlass und dem Auslass angeordnete Gruppe (84) der Winkel (a) 20 ist,
    der Schaufelzwi- schenabstand (s) das Eineinhalbfache der Schaufeldicke (t) beträgt, der Abstand (s) zwischen den Schaufeln gleich der Tiefe (b) jeder Schaufel ist und der Nabenradius (kl,) das 0,5-fache bis 0,6-fache des Rotorradius (rt) beträgt, und endlich für die nächst dem Auslass gelegene Gruppe (86) von Schaufeln der Winkel (a) 100 ist, der Schaufelzwischenabstand (s) gleich der Schaufeldicke (t) ist, und das 0,75-fache der Tiefe (b) ist und der Radius (ru,) der Nabe zwischen etwa dem 0,75-fachen und dem 0,95-fachen des Radius (rt) des Rotors liegt.
    13. Pumpe nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiträder in Gruppen angeordnet sind, die den Gruppen der Laufräder entsprechen, und dass die Schaufelabmessungen und -konfigurationen derart sind, dass die Leiträder praktisch Spiegelbilder der ihnen funktionell zugeordneten Laufräder sind.
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