DE1428239A1 - Turbomolekular-Vakuumpumpe - Google Patents

Description

PATENTANWALT HAMBUHG 8·· MBUSS WALL «II · FJHNRUF 84 83 28 UNS 8β« 15

Sqciete Nationale ά'.Etude et de Cons de Moteurs d¹Aviation

15o, Boulevard Hausamann

Paris /Seine / Frankreich 27.7.1962

Turbomolekular-Vakuumpumpe

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Turbomolekular-VakuumpiiTnpe, die auf dem Prinzip eines Kompressors beruht und dazu bestimmt ist, in einem sehr niedrigen Druckberej c^v zu arbeiten, der dem Molekularbereich entspricht, wobei di*¹ Fc"rd<*r>un.cr ^₃ ft«e_es durch eine Anordnun.3 vo"" aufeinanderfolgenden Scheiben erreicht wird, die abwechselnd unbeweglich und drehbar sind und inräenen Öffnungen derart angeordnet rind, dass die Wahrscheinlichkeit des Durchtritts der Moleküle in der ejnen Richtung grosser ist als in der anderen.

Sine Vorrichtung dieser Art ist in 6er deutschen Patentanmeldung S 78 973 Ia/27c vom 12« April 1962, "Turbomolekular-Va-'.w.-)ρ" beschrieben worden.

wesentlichem Kennzeichen der vorliegenden Erfindung

ht darin, dass d"⁵ e Pum^e eine_; einzige Durchflussrichtung besitzt, wobei das Ansaugen auf der Vakuumeeite durch eine •rosee Zuf-hrun^ffnun";, die auf der einen Seite des Scheibensatzes belegen ist, stattfindet, wnhrend das Ausstossen ";e^en das vorgeschaltete Vakuum aiyf der gegenüberliegenden .üeite erfolgt, wodurch die Moleküle des verdünnten'Gases einen mittleren Durchtrittsweg ohne Biegung und in Riohirung der Rotationaaohse besitzen, und wobei der Rotor der Pumpe

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durch Mittel gehalten ist, die jegliches Schmierlager auf der Vakuumseite ausschliessen. 1428239

Nach einer Ausführungsart gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Rotor auf einem Hauptlager angeordnet, das in der Nähe seines Schwerpunktes eingebaut ist und eine grosse Biegesteifigkeit aufweist, währaid ein zweites, dem ersten zugeordnetes Lager in einem gewissen Abstand zum Schwerpunkt angeordnet ist und eine geringere Biegesteifigkeit aufweisen kann. Die mechanische Übertragung von Kräften, die vom Rotor herrühren, über die besagten Lager auf das Gehäuse der Pumpe erfolgt vollkommen auf ein und derselben Seite der Pumpe, genauer gesagt auf der der Vakuumseite gegenüberliegenden Seite, so dass man ohne weiteres sagen kann, dass der Rotor auf einem sich in Richtung der Vakuumseite erstreckenden freitragenden Teil angeordnet ist.

Die Turbomolekularpumpe gemäß vorliegender Erfindung weist noch andere wichtige Kennzeichen auf, von denen als wichtigste die folgenden erscheinen:

Das oben erwähnte Hauptlager, das in der Nähe des Schwerpunktes des Rotors angeordnet ist, ist mit dem drehbaren Scheibensatz über ein Rohrstück und einen daran sitzenden Flansch, an dem der besagte Scheibensatz befestigt ist und der sich in einer gegenüber dem besagten Lager längsverschobenen Ebene befindet, verbunden;

Diese Lager besitzen einen drehbaren inneren und einen feststehenden äusseren Teil und sind zwischen einer zentralen Motorwelle und einem Hohlwellenstumpf, der die letztere umgibt und an dem Gehäuse der Pumpe befestigt ist, angeordnet, wobei die Motorwelle über das Ende des Hohlwellenstumpfes hinausragt und in dieser Ebene mit dem Rotor unter Zwischenschaltung eines Rohrstückes, das seinerseits : den besagten Hohlwellenstumpf umgibt, verbunden ist;

ο 3 7 θ _k - ^5/%'^#

BAD ORIGINAU

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Der SohmlerVreislauf der Pumpe und, allgemeiner gesagt, der Raum, der dem Umlauf von Sehrjermittel dienen kann, sind vollkommen dicht gegenüber der Vakuumzone abgeschirmtJ

Die Pumpe besitzt eine vertikale Achse mit oben angeordneter An-■Saugöffnung, während sich das Schmiermittel infolge der Schwerkraft im unteren Teil in einem zentralen Abschnitt ,sammelt abseits des äuseeren, dem Vakuum benachbarten Bereiches;

Ein EUhlmantel ist um den Ranm, der das Schmiermittel enthält, gelegt, vaa. sicherzustellen, dass die Kondensation von Öldampfen stattfinden kann und um damit zu verhindern, dass diese Dämpfe bis zur Vakuumseite gelangen lcb'nnenj

Das Austrocknen der Pumpe, um das Fördern und Absaugen der G-asteil-

chen, die durch die Wände adsorbiert sind, zu unterstützen, wird durch das Vorhandensein des oben erwähnten Kühlmantels bewerkstelligt und, wehrend die Pumre z.B. mit wittlerer Geschwindigkeit j ISuft, durch Heizung von a-^sen her, indem vorteilhafter^ se in einer den Flansch, a^f der Sau^seite ixnd die sur Pumpe hin gelegenen Teile bevorzugenden Art erhitzt wird.

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung e-ehen av.<? der folgenden Beschreibung de^ b°i ^eftio-t^ri Zeichn^-n^on h»rvor_e Dabei zeigen:

Fip·. 1 die Hälfte slnPR T'^Hn.5rs schritt es d^rch eine gemc.ss der I5rfinusff^bildeto-Turbono"¹-n]r>j.l~r-Va¹ruum-Pump9, b°i der die "!=¹= bor·:⁵ z^v^s? ar-^I?^o^'"dret i«t u

t/o .

909825/0378 BADOAfGINAI.

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Fig· 2 eine entsprechende Bareteilung einer abgewandelten Ausführung** form ml$ 4*rtikaler Drehachse. ^: '

Die beiden in der Zeichnung veranschaulichten flhirbomoltefcul&r-Vakuum*· pumpen sind/einer Reihe von drehbaren Scheiben 1 versehen, twischen » denen feststehende, am Gehäuse 5 der Pumpe befestigte Scheiben 2 'ethgeordnet sind. Quer duroih dieie Soheibtn 1 und 2 Bind in ringförmigen» mit 3 und '4 bezeichneten Zonen Öffnungen angebracht, die für den Durchtritt der Moleküle des verdünnten liases genügend gross sind. Die Anordnung und Ausbildung dieirer Öffnungen sind aus Gründen der Vereinfachung unt auch, weil eie "für dft» gute Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht unentbehrlich erscheinen, nicht in den Zeichnungen dargestellt. Was dies enbetrifftf so könnte man nutz- ' bringend die Anordnungen, die Gegenstand der ml gleichen Sage eingereichten deutschen Patentanmeldung "Verbesserungen an Turbomolekular-Vakuumptmpea¹¹ rerwenden» ^; * .

Die Drehscheiben 1 besitzen einen ringtBrmigen ffeil 6 grÖBserer Dicke und einander paralleler Stirnfl&chenf die. Dicke des ringförmigen !Teiles let der Stufe oder dem axialen Abstand der Scheiben 1 oder 2 angeglichen, was zur Folge hat, dass beim Aufeinanderschichten der Drehsoheiben 1 ihre ringförmigen verdickten Teile 6 ohne

Spiel aufeinandersitzen, wie es die Zeichnungen deutlich zeigen. Man erhält auf diese Weise eine Abdichtung zwischen dem äuseeren Raum A, wo sich die Moleküle des verdünnten Gases "bewegen, und dem inneren

Raum B im Bereich der Naben der Drehscheiben 1. Diese Faben 11 b**- > sitzen gleichermassen eine grössere Dicke, aber sie lassen zwischen sich ein leichtes Spiel, um die Schaffung· einer Vielzahl von kleinen., abgedichteten Kammern zwischen den Scheiben 1 zu vermeiden«

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5/ ο ο ο

BADORIGiNAt ·

•m,

letzteren sind duyoh Stangen 7 eusanmtngehalten, die sieh pa- ' rallei der Hotationeaohae X-Y errbreoken und auf einem auf dieser

AChse zentrierten Zylinder verteilt Bind, um dem Ganaan Symmetrie und j

i Gleichgewicht zu geben. Die Stangen 7 durchgreifen die verdiokten I

e 6 der Soheiben 1. , .·

Bei dem Ausführungsbeispiel naoh Pig. 1 durchgreifen sie auch einen Plansch 9, der vor der ersten Scheibe 1 angeordnet iet, und einen Plansoh 1o, der nach hinten zu eine Stellung zwischen dem Soheibenstapel einnimmt. Diese Plansche 9 und 1o besitzen an ihrem äusseren Rand bei 9a und 1oa einen verstärkten Teil.

Der Planpch 1o, der von ringförmiger Gestalt und mit Bohrungen 12 versehen ist, wodurch eine Verbindung des Raumes B mit dem Raum 0 geschaffen ist, bildet eine Einheit mit einem koaxialen Rohretüok 13, auf dem durch Sohrauben 14 ein kreisförmiges, vollwandiges, dem ebenfalls kreisförmigen und vollwandigen Plansoh 9 benachbartes Deckelstück 15 befestigt ist. Das Rohrstück 13 wirkt mit seinem äuaseren Teil 13a gleitend mit einer Rinrrippe 16 am Plansoh 9 zusammen, während zwischen dem Innenrand der Drehscheiben 1 und der Aussen· oberfläche des Rohrstückes 13 ein leichtes Spiel bleibt, und zwar im-

mer mit dem Ziel, eine örtliche Abdichtung im Raum B zu vermeiden.

Dieses Rohrstück 13 trennt indessen van diesem Raum B einen iineren Ranm D "jid einen anderen Raum B, der itiroh das Deokelstück 15) den Plansch 9 und den äusseren Teil 13a djes Rohrstückes 13 begrens t 'wird. Zugleich trennt der kreisförmige, vollwandige Plansoh 9 den

Raum nach P zu, der mit dem zu evakuierenden Raum verbunden iit und ·.

sich alao innerhalb der Vakuumatmosphäre befindet, von den inneren» weiter hinten gelegenen Räumen B und B, die ihrerseits gegin 'den

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Innerhalb dee Rohrstüekes gelegenen Raum D abgedichtet sind.

Diesee RohrstÜck ist um eine hohle Welle 17 angeordnet, die auf den gröaseren Teil ihrer Iiänge einen grossen Durchmesser hat, aber am Ende in einen Lagerzapfen 17a geringeren Durohmessers übergeht. Die Welle 17 iat feststehend und am Gehäuse 5 der Pumpe befestigt! die Verbindung mit dem drehbaren Rohr stück 13 wird durch Kugellager 18 und 19 hergestellt! der Aussenring des ersteren sitzt in dem Deckelstück 15 und der Aussenring des zweiten in einem ringförmigen, an dem Rohr stück 13 sitzenden Teil 13b, während die Innenringe auf dem Zapfen 17a der feststehenden Welle befestigt und durch eine rohrförmige Abstandshülse miteinander verbunden sind*

ver-

Ein Verschlußstück 2o/schliesst das freie äussere Ende der feststehenden Welle 17» die gegenüber dem drehbaren Deckelstück 15 .leicht zurück-Bteht, während durch kleine Kanäle 21-21 der Innenraum G- der Hohlwelle mit der Wälzlag-erung 18 - 19 verbunden ist. Diese Anordnung ist getroffen, um eine ölschmierung des Lagers zu gestatten, wobei das Öl aus dem Raum G kommt und der Rückfluss durch den Raum D in das Innere des Rohrstückes 13 und infolge einer auf der Hohlwelle befestigten SÄmmelhülse 23 durch in diese Welle eingelassene #näle 22 erfolgte

Es wird darauf hingewiesen, dass infolge der dichten Trennung des Raumes D, der Ölt4ile enthält, von den Innenräumen B und E, dank des

Deckelstüekee 15 i|nd des Rohrstückes 13, und aufgrund der dichten , Trennung dieser letztgenannten Räume von dem Raum gegen P, dank j des Flansches 9, die Wälzlager 18-19 sowie das Schmiersystem vollkon men vom Vakuumrauii getrennt sind. Es ist in der Tat unerlässlich,

dass' kein· Spur von Öl in den zu evakuierenden Raum gelangt.

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'.*. . -τ- U28239

Der Antrieb des drehbaren Teiles, der aus den Scheiben 1 und ihren HtXttelemettten 9-10-13, mit denen sie durch die Stangen T verbunden SlIlId₁ besteht, wird durch einen in 4er Pumpe eingebauten Elektromotor bewirkt. Dieser Motor, der von einer Art ist, die in einer Axialebene «inen Luftspalt aufweist, besteht einesteils aus einem Sta-. tor 25 in Form einer auf der Hohlwelle 17 befestigten Scheibe, der mit den Wicklungen, die aus einer Wloklungsplatte mit Limelleneuleltungen bestehen können, sowie mit die Verbindungsleitungen zum ausaeren Speisekreis versehen ist. Andererseits besitzt der Motor einen Rotor, der aus beispielsweise ferromagnetisohen Ringmagneten 26-26 bestehen kann· Biese Magnete sind an einem zylindrischen Gehäuse 27 befestigt, das einen Flansch 28 besitzt, gegen den sich die Köpfe 29 der Stangen 7 abstützen, während sich die Schrauben jjo, die auf das mit einem Schraubengewinde 8 versehene Ende der Stangen ge-Bohraubt sind, gegen den Endflansch 9 stützen.

Es muss vor allem die besondere Anordnung des ganzen drehbaren Teiles der Pumpe, in freitragender Weise auf einer feststehenden Welle sitzend, beachtet werden. Diese Anordnung erlaubt, sämtliche Gefahren der Vibration in dem normalen Drehzahlbereich sowie bei einem Ansteigen der Umdrehungsgeschwindigkeit auezuschalten. Dies ergibt sich aus der Tatsache, dass die kritische Drehzahl des ganzen Aufbaue höher liegt als die Rotationsdrehzahl, trotz der Verwendung von Kugellagern kleinen Durchmessers, die den grossen Drehgeschwindigkeit en ausgesetzt wurden. Die T^sun.3 dieses Problems wurde durch die grosse Bieges+eifigkejt erleichtert, die man durch das Anordnen des Lagere 19 in der Nähe des Schwerpunktes des drehbaren Teiles erhHlt» Gleich hinter diesem La «-er, an der Seite, wo es eingelassen ist, weist die feststehende welle 17 eine beträchtliche -

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BAD

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Vergrösserung des Durehmessers"auf j im übrigen besteht dieee WeJLIe 11 selbst aua sehr starren Teilen. Das zweite Lager 18 ist nur dazu "bestimmt, die Momente um den Schwerpunkt des drehbaren Teiles* aufzunehmen. Die verringerte Steifigkeit des ZaptfenB 17a der fest- , stehenden Welle zwischen den "beiden Lagern 18 und 19 ist nichtsdestoweniger ausreichend, um diese letztgenannte Funktion eicherzustellen. ■ ■ ·

Dank dieser Anordnung werden trotz dem kleinen Durchmesser 'der Kugellager höhere Eigenschwingungszahlen erhalten. .

Es muss ausserdem beachtet werden, dass der drehbare Teil der Pumpe, sowohl während des normalen Betriebszustandes, als auch in der Zeit des Anfahrens ohne Spiel zentriet bleibt, aufgrund des Fehlens jeglicher radialen Ausdehnung des Lagers 19. Dieaee Ergebnis wird dank der Anordnung des Flansches 1o in Form einer Scheibe erhalten und dadurch, dass er sich in axialem Abstand zu dem besagten Lager 19 befindet. Somit hat die zentrifugale Zugkraft, die in der Ebene dee Flansches 1o wirkt, kaum mehr einen EinflUBS in der Ebene des · I ag er s 19, und zwar aufgrund der elastischen Verformung des dazwischenliegenden, zylindrischen Teiles des Eohrstückes 13«

Was die Zentrierung auf dem Lager 18 anbetrifft, ist zu bemerken, dass die radialen Verformungen der Aufra^mebohrung, die dem russeren Durchmesser des Lagers entspricht, vernachlässigbar sind, da das Deckelstück 15, das mit der Aufnähmet)ohrung versehen ist, vollwandig ist«

Fs i-st schliesslich zu beachten, dass di* Drehscheiben 1 allein <?urch die Stangen 7 zertriet sind, die zusairmen eine Nabe krosser

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BAD ORfSINAjL , ° ''° '

Durchmessers "bilden, wodurch es möglich ist, eie über den ganzen ^; Qutrbereich hin zu verteilen und infolgedessen jegliohes Gleiten zwieofcen den Teilen, die keinen gleiohen Verformungen unterworfen sind, -zu verhindert. Ausserdem können die Plansche 9 und 1o derart "berechnet sein, dass keine radialen Verschiebungen zwischen ihnen und den Brehsoheiben 1 auftreten.

Um die Bohrungen der letzteren, die von.den Stangen 7 durchgriffen werden, nicht zu sehr /bei grossen Drehgesohwindigkeiten geawungenerweise radialen Kräften zu unterwerfen, wird ein gewisses Oleichgewioht der Massen durch die Verdickungen 11 an Innenrand der Scheiben 1 qowie durch die Verdickungen 9a und 1oa am Aussenrand der Plansche 9 und 1o hergestellt.

Din Vorrichtung besitzt so, wie sie dargestellt ist, an ihren äusseren, einander gegenüberliegenden Seiten einerseits nach 31 hin, eine ^: ^rosnp τ."itöffnung, an die sich der zu evakuierende Raum anschliesst, j und andererseits eine Austrittsöffnung 32, an die sioh eine übliche .(nicht dargestellte) Vakuunrpumpe anschliesst, die dazu bestimmt ist, das vorgeschaltete Vakuum zu aohaffen. Somit bewegen sich die Moleküle! in der durch Pfeile angedeuteten Richtung, d.h. von der Ansaug- bis zur Austrittncffnune, auf einem in Richtung der Rotationsachse X*Y jewi Tomassen geradlinigen mittleren Weg. Insbesondere bildet'das von Bio Timmen auf der Saugseite, also auf der Seite des gröss-

ton Vphnjms, einen bemerlrensv/erten Vorjteil.

Durch eine solche Anordnung sind hier !die Förderverluste der b

ekannten

Vorrief tun?? en, die durch eingeschnürt^ Strömungsabsohnitte ode^ nicht "? jnj <**. Strömungswege hervorgerufen sind, ausgeschaltet.

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BAD ORIGINAL · 1ο/...

Die abgewandelte Ausführvingsform gemäss Fig. 2 unterscheidet sich von dem vorstehend Taeschrietenen Ausftlhrungstieispiel hauptsächlich dadurch, daas ihre Rotationsachse X-Y vertikal angeordnei} ist iiftct ^r der Durchtritt der Moleküle in dieser Hauptrichtung von oben nach unten erfolgt. -

Ausserdem wird der Stapel der Drehscheiben 1 mittels der Stangen 7 zwischen den "beiden äusseren Planschen 33 und 34 zusammengedrückte Diese ringförmigen Plansche, die einen verstärkten äusseren Rand 33a und 34a aufweisen, sitzen an zwei koaxialen Rohrstücken 35 und 36. Zwischen dem inneren Rand der Drehscheiben 1 und der äusseren Oberfläche der Rohrstücke 35 und 36 ist dabei ein geringes Spiel gelassen, immer mit dem Ziel, örtliche Dichtheiten in dem Raum B zu ver meiden· Der letztere steht übrigens mit dem Innenraum H der Ptunpe durch Kanäle 37 > die den Plansch 34 durchgreifen, in Verbindung«

Das Rohrstück 35, das durch einen hö'hergelegenen Boden 38 geschlossen ist, und das Rohrstück 36, das stirnseitig keinen Boden aufweist, sind mittels einer zentralen Scheibe 39 nacheinander ausgerichtet, die mit (nicht dargestellten) Öffnungen, durch die die inneren- Räume I und J der beiden Rohrstücks verbunden sind, versehen ist. Diese Räume sind von; dem aus serhalb der Rohr stücke liegenden Raum B und der letztere Wiederum von dem äusseren, unten" Vakuum stehenden

■j ' - -

Raum P getrennt, j . _: .

In die zentrale Scheibe 39 kommt das aus sere Ende der Motorwelle j der Pumpe zu liegen. Diese dreht sich in Wälzlagern'41 und 42, wel4

ι ---■■■■ j

ehe i» einem zylindrischen, hohlen Schaft 43 sitzen, der in einen= kegelförmigen, übe.r einen Plansch 45·-starr an dem Gehäuse 5 befe-

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BAOORiQfNAL

stigten Fuß 44 übergeht. Der hohle Schaft 45 ist mit den gewünschten Spielen zwischen der Welle 40 und dem Rohrstüok 36 angeordnet und endet wohlverstanden an einer gegenüber der zentralen Scheibe 39» die die Kupplung des Pumpenrotors mit der besagten Motorwelle bildet, zurückgezogenen Stelle. Durch diese Anordnung wird erreioht, daß der Drehteil der Lager im inneren und der festsitzende Teil außen liegt, was bezüglich der sehr großen Drehgeschwindigkeiten und der mechanischen Beanspruchungen, denen die Pumpe ausgesetzt ist, einen bemerkenswerten Vorteil bildet.

Das obere Lager 41 ist in einer Ebene angeordnet, die quer durch den Schwerpunkt der ganzen Drehmasse verläuft, oder aber in un -mittelbarer Nähe dieser Ebene liegt. Es soll dadurch eine grosse radiale Steifigkeit bieten und kann als Rollenlager ausgebildet sein, während die in axialer Richtung wirkende Kraft, die durch das Gewicht der Drehmasse hervorgerufen wird, durch das untere Lager 42 aufgenommen wird, das mit einer schrägen Lagerfläohe versehen sein kann. Die Einbausicherheit in axialer Richtung ist durch einen Anschlag 46 gewährleistet, der nur unter gänzlich außergewöhnlichen Umständen in Aktion tritt, und zwar wenn die nach oben gerichtete und von Differenzialdrüeken stammende Kräfte stärker als das Gewicht des Motors sind, oder wenn das imager 42 zerstört wird«,

Die Pumpe wird durch einen Elektromotor irgendeiner Art betrieben, ZoBo von einer Art, die in einer axialen Ebene einen Luftspalt aufweist und mit einer Wicklungsplatte mit Lamellenzuleitungen versehen ist; diese Wicklung wird durch zwei Scheiben 47 gebildet, die ein I'eil des Stators des Motors sind und

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an dem fuß 44 des Hohleohafteβ befestigt eind, während der Betör 48 ι·Β_β aus einem ferromagnetische!! Bingmagneten besteht, der auf einer Welle 49 Befestigt ist, die sich in (nicht dargestellten) rom Stator des Motors getragenen Lagern dreht·

Die Welle 49 ist mit der Welle 40 der Vakuumpumpe fiber eine . . Keilnutenrerbindung 50 gekoppelt, die geeignet ist, nur ein reines Drehmoment zu übertragen, und "bezüglich der Stellung des Eotors der beiden Torrichtungen gewisse Freiheitegrade erlaubt· Außerdem bietet diese Verbindung die Möglichkeit, eine der Vorrichtungen ohne Binflul auf die andere auseinander» zubauen· Insgesamt betrachtet, bestehen die Vakuumpumpe und der Elektrometer aus zwei roneinander unabhängigen Vorrichtungen, bis auf die Tstoaohe, daß der Motor auf die Pumpe ein reines Drehmoment überträgt·

Am Ende der Welle 49 des Elektromotors kann' eine, kloine Hilfepumpe 51 zur Sehmiermittelförderung vorgesehen sein, ζ·Β· eine Zentrifugalpumpe, die durch eine axiale, aus einer unterhalb des TuSe* 44 befestigten Ölwanne 53 führenden Leitung 52 ansaugt und in ein Kanaleystem 54 fördert, um die Schmierung der Lager zu gestatten· Das Zurückfließen des Schmiermittels in den inneren laum K, der über ein Rohr 55 unter dem Druck des vorgeschalteten Vakuums gehalten wird, in die Ölwanne 53 geschickt durch die Schwerkraft; der Teil des Schmiermittels, der in den Baum J eingedrungen ist, wird am Fuße desselben gesammelt und in den inneren Baum K durch ein oder mehrere geeignete Durchflußöffnungen 58 wieder zurückgeführt« Der ölbehälter wird durch Wasser gekühlt,das durch ein Schlangenrohr oder eine Ummantelung 56 fließt, die den kegeligen Fuß 44 umgibt· Diese Ummantelung spielt gegenüber Öldämpfen, die entstehen und bis in den inneren Baum Ξ gelangen können, . v-^^: 9^9825/0378 BAD ORfÖfNAL _₁₃„

die Bolle eines Kühlmantels und hindert die Dämpfe daran, eine beachtenswerte Druckhöhe zu erreichen· Die (nicht dargestellten) Zu- und Abführkanäle des Kühlwassers führen durch den Saum H und spielen die Bolle einer «weiten Kühlstufe, die der vorhergehenden überlagert ist·

Es ist SSU beachten, daß, wie bei dem vorher stehenden Ausführungsbeispiel, infolge der dichten Trennung der Bäume X, J, K₉ die ölt eilchen enthalten können, von dem inneren Baum S und infolge der dichten Trennung des letzteren von dem Baum gegen 3? die lager 4-1-4-2 sowie das Schmiersystem vollständig von der Vakuumseite getrennt sind·

Die Kühlung des Elektromotors, die infolge dessen Sage innerhalb des unter Vakuum stehenden Baumes K nicht durch Konvektion stattfinden kann, erfolgt, indem ein Kühlen des Stators 47 durch Wasserumlauf vorgesehen ist; dagegen braucht der Botor 48, der aus einem Ferrömagneten besteht, nicht gekühlt zu werden·

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung eignet sich in bemerkenswerter Weise zu einem Austrocknungevorgang, der darin besteht, zu erhitzen, um den Durchtritt von Gasteilohen, die in die Wände eingeschlossen sind, zu unterstützen, ohne andererseits Gefahr zu laufen, ein Verdampfen des Öles hervorzurufen, bei dem die Dämpfe bis in den Baum ? hin und den zu evakuierenden Behälter gelangen könnten«.

Dies wird dank der allgemeinen Gestaltung der Pumpe sichergestellt»

a - Einlab am oberen Seil und Zirkulation der Grasmoleküle im äußeren Seil der !Pumpe, ölbehälter im inneren Teil und

Schmierzone.im Zentrum dieses Teiles}

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b- vollständige Abdichtung der Bäume, in die Ölteilehen gelangen könnten, vom Vakuumraumj

c- Kühlmantel, der eventuell entstehende öldämpfe daran hindert, eine beachtenswerte Druokhöhe zu erreichen.

• Ui das Austrocknen zu bewerkstelligen, kann man gemäß ^; der Erfindung eine Widerstandsheizung 57 zu Hilfe nehmen, die um das Gehäuse 5 angeordnet und mit einem (nicht dargestellt ten) Asbestmantel bekleidet ist, d.h. zu einer Heizung, die vorzugsweise am Plansch 31a auf der Saugseite und in den Bereichen zur Pumpe hin, wo die Elimination von eingeschlossenen Gasmolekülen einen kritschen Charakter aufweist, angebracht ist« Die Wärme wird durch Wärmeleitung in die äußeren, feststehenden Teile der Pumpe-und durch Wärmestrahlung auf den Rotor übertragen* Die Temperaturhöhe, die den inneren zentralen Teil der Pumpe erreicht, ist verhältnismäßig gering, wobei der Kühlmantel 56 sie noch stark vermindert. .

Mit fortschreitender Wirkung des Austrocknos befindet sich das Ganze infolge der Einwirkung der üblichen (nicht dargestellten) Yakuumpumpe, die der Austrittsöffnung 52 ständig nachgeschaltet ist, unter dem Druck def vorgeschalteten Vakuums,wodurch die Evakuierung von aus den Wänden gelösten Molekülen sichergestellt ist, wenn die Turbomolekular-Pumpe mit reduzierter, z.L halber, _:Drehge- _: schwinäigkeit läuft, um die Teile,, die sich in erhitztem , ^:-

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Zustand befinden, keinen mechanischen Beanspruchungen \ auszusetzen. 90 982 5/ 0 3 7 &

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Wenn die Austrocknung beendet iat, schaltet man den Strom zu der Widerstandsheizung 57 ab, läßt die Pumpe abkühlen und den Elektromotor 47 — 48 mit voller Geschwindigkeit laufen, bis das gewünschte Vakuum erreicht ist.

Wie das zuerst beschriebene Ausführungsbeispiel gestattet die abgewandelte Form nach Fig· 2, äußerst hohe Drehge« aohwindlgkeiten zu" erreichen, infolge der großen Biegesteifigkeit, die durch das Anordnen des Lagers 41 in der Nähe des Schwerpunktes des drehenden Teiles erreicht wird, wobei das zweite Lager 42 nur dazu bestimmt ist, die Momente um den Schwerpunkt des sich drehenden -Teiles aufzunehmen ι die Steifigkeit des Teiles des hohlen Schaftes 43 zwischen den beiden Lagern ist ausreichend, um das letztere sicherzustellen«

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Claims (1)

1. DR. ING. H. SBGBNbAIiK ' ■

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   S^oiete Hati.onale d'Etfude et de Construction die Moteurs d'Aviation

   15Q» Boulevard Haussmann \
   P a^fe'M/ Seine / Frankreich ..

   Patentansprüche

   \Aj Turbömöiekular-Vakuumpumpe, bestehend aus einer Reihe aufeinanderfolgender Scheiben (i, 2), die mit für den Durchtritt? von Gasmolekülen geeigneten öffnungen (3, 4) ve^eh^3| sindt dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine einzige Durohflußrichtung besitzt, wobei das Ansaugen auf der Vakuumseite durch eine große 'Zuführungsöffnung (31), die auf der einen Seite des Scheibensatzes gelegen ist,- stattfindet, während das Ausstoßen gegen das vorgeschaltete Vakuum durch eine öffnung (32) auf der gegenüberliegenden Seite e.rfolgt, wodurch die Moleküle des verdünnten Gases einen mittleren Durchtrittsweg ohne Bi#gumg itall Üt Richtung der Rotationsachse (X-Y) besitzen, Itiid daß der Rotor der Pumpe durch Mittel (18-19, 41-42) gehalten wird, die jegliches Schmierlager auf der Vakuumseite ausschließen.

   Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische übertragung der vom Rotor herrührenden Kräfte auf das Pumpengehäuse vollkommen auf ein und derselben Seite der Pumpe stattfindeti Der der Vakuumseite gegenüberliegenden Seite, wobei der Rotor derart geschaltet ist, daß er in freitragender Weise sich in Richtung der Vakuumseite erstreck. · 90982 5/037 8

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   3. Pumpe naoh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,-daß der Rotor auf einem Hauptlager (19t 41) angeordnet ist, das in der Nähe des Schwerpunktes dee Eotors eingebaut ist und eine groSe Biegesteifigkeit gegenüber radialen Belastungen besitzt.

   4. Pumpe naoh Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet!,daß ein zweites, dem vorstehenden zugeordnetes lager (18, 42) in einer gewissen Entfernung vom Schwerpunkt des Rotors angeordnet ist und die Momente um diesen Punkt aufzunehmen gestattet«

   5. Pumpe naoh einem der vorhergehenden Ansprüche, daduroh gekennzeichnet, daß alle Drehscheiben (i)an zwei flanschen (9-10, 35-34) befestigt sind, die miteinander ver* bunden und derart angeordnet sind, daß dem Ganzen eine große Steifigkeit in radialer Richtung gegeben ist, wobei jedoch eine geringe relative Verschiebung parallel zur Rotationsachse ermöglicht wird.

   6. Pumpe naoh Anspruch 5» daduroh gekennzeichnet, daß ' der Plansch (9, 33) auf der Vakuumselte vor der ersten Drehscheibe gelegen ist und aus einem kreisrunden, vollwandigen Teil besteht.

   7· Pumpe naoh Anspruch 5 oder 6, daduroh gekennzeichnet, daß der der Vakuumseite abgewandte Plansch (1O) fin· / Stellung zwisohen den aufeinanderfolgenden Dreheoheiben einnimmt *

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   ι -I, Pumpe nach. Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche mit einer an ihrem äußeren Hand angeordneten Verdickung (9a-10a, 33&-34&) versehen sind.

   9. Pumpe nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch, gekennzeichnet, daß die Drehscheiben (i) an den Planschen mittels Stangen (7) befestigt sind, die regelmäßig um die Eotationsachse (X-Y) der Pumpe verteilt sind und sich, parallel zu dieser erstrecken, wobei diese Stangen die aufeinanderfolgenden Drehscheiben im Gebiet von ringförmigen Teilen (6) verstärkter Dicke und einander paralleler Stirnflächen durchgreifen, derart, daß die Scheiben sich, mittels der besagten parallelen Stirnflächen dicht aufeinanderlegen können.

   10. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer ringförmiger Teil (11) verstärkter Dicke in einem Gebiet geringeren Durchmessers der Drehscheiben angeordnet ist, wobei die Dicke dieses letztgenannten inneren Teiles sehr wenig geringer ist als die Dicke des erstgenannten» derart, daß zwischen den inneren aufeinanderfolgenden ringförmigen Teilen ein kleines Spiel verbleibt.

   11. PungB nach Anspruch 3 oder 4» dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptlager mit dem ganzen Aufbau der Drehscheiben (1) unter Zwischenschaltung eines Bohrstückes (13, 36) verbunden ist, das an einem Flansch (10, 34), an dem der besagte Aufbau befestigt ist und der sioh. in einer gegenüber dem besäten Iiager in axialer Sichtung versetzten Ebene befindet,

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   ■ I 12. Pumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor ala freitragender Teil auf einem Tragteil (17, ,43) angeordnet ist, das gegenüber dem Drehteil fest-",. . stehend ist und das mit radialem Spiel das die Drehscheiben ψ tragende Rohrstück (13, 36) umgibt.

   13. Pumpe naoh Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das feststehende Tragteil, welches hohl und von relativ großem Durchmesser ist, einen Endzapfen (i7a) von geringerem Durchmesser besitzt, auf dem das lager dee fiotors angeordnet ist. > ':■ _;

   14. Pum«e nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohistück durch ein kreisrundes, vollwandiges Deckelstüok (15, 39) verschlossen ist, das an dem Rohrstück befestigt und vor dem äußersten finde des feststehenden Tragteiles angeordnet ist.

   15· Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmierkreislauf und, allgemeiner gesagt, der Raum (D-Q, J-K), wo die Schmiermittelteilchen zirkulieren können, auf absolut dichte Weise von der Zone (E¹), die unter Vakuum steht, getrennt ist.

   (£, 16. Pumpe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß

   to sie mit einer vertikalen Achse (X-Y) versehen ist, das An-

   CXD

   ¹^ saugen durch die große Zuführungsöffnung (31) von oben her _o stattfindet, während das Schmiermittel sich infolge Φ^ν. -j Schwerkraft unten sammelt, an einer zentralen Stelle (^) im Abstand zu der äußeren, dem Vakuum benachbarten Zone

   BAD

   (f-A).

   17. Pumpe nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühlmittel (56) um den Raum (K), der das Schmiermittel enthält, gelegt ist, um das Aufsteigen von Öldämpfen bis zur Vakuumseite zu verhindern.

   18. Pumpe nach Anspruch 17_f dadurch gekennzeichnet, daß Heizmittel (57) an der Außenseite der Pumpe angebracht sind, um zur Begünstigung des Ausscheidens und des Entfernens von durch die Wände adsorbierten Gasteilchen ein Austrocknen der Pumpe zu bewerkstelligen.

   19. Pumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmittel aus einer elektrischen Widerstandsheizung bestehen, die das Gehäuse (5) der Pume umgibt und dazu

   vorzugsweise den Ansaugflansch (31a) der Pumpe dienen soll,/und die an diesen anschließenden Be'reiche zu erhitzen.

   20. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor auf Lagern (41-42) angeordnet ist, die ihren drehenden Teil im Inneren und ihren feststehenden Teil außen besitzen.

   o 21. Pumpe nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß

   oo die Lager zwischen einer zentralen Motorwelle (40) und

   ^ einem Hohlschaft (43) angeordnet sind, der die letztere um-

   _ω . gibt und am Gehäuse der Pumpe befestigt ist, wobei diese

   oo. Motorwelle über das Ende des Hohlschaftes hinausragt und in

   diesem Bereich mit dem So-tor der Pumpe unter Zwischen-

   BAD

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   schaltung eines seinerseits den besagten Hohlschaft
   umgebenden Rohrstückes (36) verbunden ist,

   22. Pumpe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch einen eingebauten Hilfsmotor (47-48) angetrieben wird, der auf das äußerste, dem Ende, das gegenüber dem
   Hohlschaft (43) verspringt, entgegengesetzte Teil der
   zentralen Welle (40) einwirkt, wobei dieser Motor innerhalb einer dichten Ummantelung (44), die an dem besagten Hohlschaft sitzt, angeordnet is.t.

   23« Pumpe nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere der Ummantelung (44) mit Hilfe, eines Rohres (55) oder anderen, ähnlich wirkenden Mitteln unter den Einfluß
   des vorgeschalteten Vakuums gebracht wird, und eine Kühlung des Motors durch einen Flüssigkeitsumlauf vorgesehen ist.

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