DE1809902C3 - Mehrstufige Turbo Molekularhoch vakuumpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Turbo-Molekulathochvakuumpumpe (im folgenden auch .abgekürzt "Turbo-Molekularpumpe« genannt) mit einem Ga.einlaß zum Fluten der Pumpe mil einem Gas. Jede Druckstufe Jer Turbo-Molekularpumpe besteht aus einer m>t der Pumpenwelle rotierenden und einer im Pumpe:, gehäuse befestigten Scheibe, die beide in bekannter Weise Ausschnitte am Umfang hanen. Mit solchen Pumpen können in Verbindung mit Vor\akuumpumpen bei einem hohen Saugvermögen sehr niedrige Drücke erreicht werden. Üblicherweise haben solche Pumpen zwei in bezug auf die Hochvakuumseite parallelgeschaltete Druckstufensätze, deren Druckseiten mit einer v_Orvakuumpumpe verbunden sind. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß beide Lager der Pumpenwelle auf der Vorvakuumseite liegen, so daß auf diese Weise und auch in Verbindung mit einer entsprechenden Kühlung der Lager das Eindringen von öldämpfen von den Lagern her in die Hochvakuumseite vermieden werden kann.

Die Druckverhältnisse zwischen Vor- und Hochvakuumseite sind bei Turbo-Molekularpumpen abhängig von der geförderten Gasart, sie steigen mit wachsendem Molekulargewicht der Gase. Da öldämpfc hohe Molekulargewichte haben, so werden sie bei Turbo-Molekularpumpen, die mit Betriebsdrehzahl laufen, mit Sicherheit von der Hochvakuwmseite ferngehalten. Setzt man aber eine Turbo-Molekularpumpe in einem Ultra-Hochvakuum-Pumpstand außer Betrieb, dann kann öldampf aus den Lagern der Turbo-Molekularpumpe und gegebenenfalls auch öldampf aus der Vorpumpe von der Vorvakuumseite zur Hochvakuumseite gelangen, da der Dampfdruck des Öls höher ist als der Druck auf der Hochvakuumseite. Es muß also Vorsorge getroffen werden, daß bei auslaufender bzw. stillstehender Turbo-Molekularpumpe weder der Rezipient noch die hochvakuumseitigen Stator- und Rotorscheiben mit pidämpfen von den Lagern oder von der Vorvakuumpumpe in Berührung kommen. Denn selbst eine geringe Verunreinigung der Hochvakuumseite durch Lager- oder Pumpenöl würde bei erneutem Evakuieren auf Ultrahochvakuum die Pumpzeit untragbar verlängern, da diese Öle wegen ihres an sich sehr niedrigen Dampfdruckes nur langsam in den gasförmigen Zustand übergehen, d. h. in einen Zustand, aus dem sie dann abgesaugt werden können.

Um eine öldampfströmung zur Hochvakuumseite zu verhindern, muß die Turbomolekularpumpe wein nigstens zum Teil mit gereinigter Luft oder einem Gas geflutet werden, und zwar bis zu einem Druck, der wesentlich über dem Dampfdruck des Öls auf der Vorvakuumseite liegt. Dann können Öldämpfe nur durch Diffusion von der Vorvakuumseite zur Hoch-

Ij vakuumseite gelangen. Dieser Effekt ist aber bei genügend hohen Drücken zu vernachlässigen.

Es ist bekannt, Turbo-Molekularpumpen durch Einlassen gereinigter Luft auf der Hocuvakuumseite dei Pumpe zu fluten. Zu diesem Zweck wird auf der Hochvakuumseite der Pumpe eine Rohrleitung angeschlossei.. die durch ein Ventil absperrbar ist. Mit Rücksicht darauf, daß eine Turbo-Molekularpumpe für Hochvakuum ausheizbar sein muß, werden an dieses Ventil Anforderungen gestellt, die den Einsatz eines sehr teuren Ventils erfordern. Unter Ausheizen versteht man die Entgasung aller dem Ultrahochvak'.ium ausgesetzten Flächen durch Erhitzen dieser Fläche. Dadurch werden die Desorptionsgasströme herabgesetzt, wodurch die Auspumpzeit der Turbo-Molekularpumpe erheblich herabgesetzt wird. Diese Wirkung ist um so größer, je höher die Ausheiztemperatur ist. Da die Dichtungen des genannten Ventiis beim Ausheizvorgang nicht zerstört werden dürfen, werden bei den bekannten Pumpen Metalldichtungen eingesetzt, für die Edelsteine oder Edelmetalle erforderlich sind Solche Ventile kosten etwa das Zehnfache verglichen mit Ventilen, deren Dichtungen aus Kunststoffen bestehen, die ;.bcr nicht ausheizbar sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mehrstufige Turbo-Molekularhochvakuumpumpe zu entwickeln, bei der auf den Einsatz hochwertiger Spezialventile zum Fluten der Pumpe verzichtet werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Turbo-Molekularhochvakuumpumpe der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Gaseinlaß einer zwischen der ersten und der letzten Druckstufe der Pumpe liegenden Zwischendruckstufe zugeordnet ist. Bei Pumpen mit zwei parallelgeschalleten Druckstufensätzen ist jeder Druckstufensatz an einer Zwischendruckstufe mit einem Gaseinlaß versehen. Schließlich können nach der Erfindung ein und demselben Druckstufensatz mehrere Gaseinlässe an verschiedenen Zwischendruckstufen zugeordnet sein. Es ist günstig, den Gaseinlaß einer Zwischendruckstufe nahe der Vorvakuumseite anzuordnen, da hierdurch die Sicherheit gegen das Eindringen von öldämpfen zur Hochvakuumseite erhöht wird.

Bei einer Turbo-Molekularpumpe gemäß der Erfindung wird das Eindringen von öldämpfen in die Hochvakuumseite mit Sicherheit verhindert, aber . gleichzeitig erreicht, aaß für die Gaseinlässe gewöhnliehe Ventile verwendet werden können. Diese Ventile brauchen nicht ausheizbar zu sein, da sie nicht in der Ausheizzone der Pumpe liegen und zum anderen etwaige von diesen Ventilen abgegebene Gase zur

Vorvakuumseite hin gefördert werden. Mit einer Pumpe gemäß der Erfindung wird ebenso wie beim Fluten der Pumpe auf der Hochvakuumseite der Vorteil erreicht, daß die Auslaufzeit der Turbo-Molekularpumpe wesentlich verkürzt wird, da der Rotor zusätzlich zur Lagerreibung noch durch die Reibung am eingelassenen Gas gebremst wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben, die einen Längsschnitt durch eine Turbo-Molekularpumpe zeigt.

In einem zylindrischen Gehäuse 1 mit einem Saugstutzen 2 in der Mitte und zwei Vorvakuumanschlüssen3 an beiden Gehäuseenden, die zu einem Stutzen 4 zusammengefaßt sind dreht sich ein Rotor 5 mit Rotorscheibeno, zwischen denen im Gehäuse 1 befestigte Statorscheiben 7 sitzen. Die Druckerhöhung erfolgt symmetrisch von der Pumpenmitte 711 ilen beiden Lagerschilden 8 des Gehäuses] hin. An Jen Lagerschilden sind ein Antrieb und ein Schmiersystem für die Lager befestigt. Die Fön'errichtung der Pumpe ist durch Pfeile gekennzeichnet. Die Stellen für den Gaseinlaß 9 befinden sich bei einer oder mehreren Druckstufen, die, in Förderrichtung gesehen, vor der Vorvakuumseite liegen. Im Ausführungsbeispiel sind die Lufteinlässe9 durch eine Rohrleitung 10 verbunden, die bei 11 durch ein nicht gezeigtes Ventil nach außen abgeschlossen ist. Die Einlaßstellen wählt man möglichst weit weg von der Hochvakuumseite, damit am Ventil benutzte Elastomere keinen Dampf an die Hochvakuumseiie abgeben können. Man muß nur so weit von der Vorvakuurnseite wegbleiben, daß gewährleistet ist, daß der Strom des eingelassenen Gases von der Einlaßstelle zur Vorvakuumseile gerichtet ist. Das einströmende Gas teilt sich an der Einlaßstelle. Ein Teil strömt gegen die Förderrichtung der Pumpe zur Hochvakuumseite, der andere Teil strömt in Förderrichtung zur Vorvakuumseite, wobei etwa auftretende ölnebel in den Lagern noch zusätzlich zur Pumpwirkung der vorvakuumseitigen Pumpstufen vom Gasstrom mitgerissen werden und so auf keinen Fall zur Hochvakuumseite gelangen köniv ;.

Der Gaseinlaü ist bei vull<r Drehzahl der Pumpe möglich, so daß die Auslaufzeit der Pumpe herabgesetzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Mehrstufige Turbo-Molekularhochvakuumpunipe mit einem Gaseinlaß zum Fluten der Pumpe mit einem Gas, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinlaß (9) einer zwischen der ersten und der letzten Druckstufe der Pumpe liegenden Zwischendruckstufe zugeordnet ist.

2. Mehrstufige Turbo-Molekularhochvakuumpumpe nach Anspruch 1 mit zwei parallelgeschaltetcn Druckstufensätzen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Druckstufensatz an einer Zwi schendruck.stufe mit einem Gaseinlaß (9) verschen ist.

3. Mehrstufige Turbo-Molekulorhochvakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da U ein und demselben DrueksHifensatz mehrere (juseinlasse an verschiedenen Zwischendruckst.ifen zugeordnet sind.