DE3314001C2 - Mehrstufige Turbomolekularpumpe - Google Patents

Abstract

Die Turbomolekularpumpe hat ein Gehäuse, in einer Vielzahl von Stufen axial im Gehäuse angeordnete ortsfeste Schaufeln, zwischen den ortsfesten Schaufeln und am äußeren Umfang eines Rotors, der im Mittelabschnitt des Gehäuses positioniert ist, angeordnete rotierende Schaufeln und eine Lagereinrichtung, mit welchem der Rotor an seinen Stirnseiten mit hohem Vakuum bzw. niedrigem Vakuum gelagert ist. Dabei wird für die Lagerung des Rotors an seiner Stirnseite mit hohem Vakuum ein anziehendes Magnetlager verwendet, das einen ersten Permanentmagneten an der ortsfesten Seite mit hohem Curie-Punkt und einen zweiten Permanentmagneten auf der Rotorseite aufweist der nahe beim ersten Permanentmagneten angeordnet ist. An seiner Stirnseite mit niedrigem Vakuum ist der Rotor mit einem hydrodynamischen Stützlager oder durch stromführende Magnetlager gelagert.

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Turbomolekularpumpe ie senkrechter Anordnung mit magneiischen Lagern, wobei auf der Hochvakuumseite eine Pcrmanentmagnetlagerung vorgesehen ist.

Bei einer solchen, aus der DE-OS 24 57 783 bekannten Turbomolekularpumpe befindet sich das Permanentmagnetlager saugseitig vor der ersten Stufe. Da an dieser Stelle das mit der Pumpe erreichbare hohe Vakuum in der Größenordnung IO-⁹ Pa herrscht, findet ein Ausgasen von Gasen aus dem Permanentmagnetmaterial statt, wodurch das Vakuum verunreinigt wird.

Es ist zwar bekannt, zum Beispiel aus Vakuumtechnik, 25. Jahrgang, ti;ft 5, Turbomolekularpumpen auszuheizen. Doch treten bei hohen Vak-a immer noch Verunreinigungen auf, besonders wenn das Permanentmagnetlager im Bereich des Hochvak/-;ims angeordnet ist.

Aus der US-PS 40 23 920 ist eine Turbomolekularpumpe bekannt, bei welcher mindestens eine Stufe über dem vakuumseitigen Lager angeordnet ist. Bei dieser Turbomolekularpumpe wird die direkte Ausgasung aus dem vakuumseitigen Lager ins Vakuum dadurch vermieden, daß das Lager durch ein glockenförmiges Rotorteil abgeschirmt ist, was baulich einen sehr großen Aufwand bedeutet.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, die mehrstufige Turbomolekularpumpe der eingangs genannten Art so auszubilden, daß das erzeugte Hochvakuum weiter verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Permanentmagnetlager in einem Ringraum positioniert ist. der am äußeren Umfang des Rotors zwischen den Rotorschaufeln ausgebildet ist, wobei wenigstens eine Stufe, bestehend aus Rotorschaufeln und Statorschaufeln, zwischen der Hochvakuumseite und dem Permanentmagnetlager angeordnet ist.

Aufgrund der Anordnung wenigstens einer aus einem Kranz von Statorschaufeln und Rotorschaufeln bestehenden Stufe zwischen dem Hochvakuum und dem Permanentmagnetlager wird erfindungsgemäß eine Rückdiffusion von Molekülen ins Vakuum vermieden, weil einerseits eine Sperre durch die Stufe selbst vorhanden ist und andererseits im Bereich des Permanent.lagers &o selbst ein geringeres Vakuum herrscht, woduch das Ausgasen von Gasen aus dem Permanentmagnetmaterial vermindert wird.

Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 im Axialschnitt eine erste Ausführungsform einer Turbomolekularpumpe und

F i g. 2 im Axialschnitt eine zweite Ausführungsform einer Turbomolekularpumpe.

Die in F i g. 1 gezeigte Turbomolekularpumpe hat ein Gehäuse mit einem oberen Gehäuseteil 1, das eine Ansaugöffnung 1/1 aufweist, einem Zwischengehäuseteil 2 und einem unteren Gehäuseteil 3, das eine Abführöffnung 3i4 hat Das obere Gehäuseteil 1 und das untere Gehäuseteil 3 sind mit dem Zwischengehäuseteil 2 durch Schraubenbolzen verbunden. Innerhalb des oberen Gehäuseteils 1 und innerhalb des Zwischengehäuseteils 2 ist eine Vielzahl von Statorschaufeln 4 in axial übereinander im Abstand angeordneten Ebenen vorgesehen. Zwischen diesen Ebenen mit Statorschaufeln 4 sind an einem Rotor 6 befestigte, mit ihm umlaufende Rotorschaufeln 5 angeordnet Die Statorschaufeln 4 sind zwischen ringförmige Distanzstücke 7 eingesetzt die übereinander vertikal angeordnet sind. Die Rotorschaufeln 5, die abwechselnd mit den Statorschaufeln 4 vertikal übereinander angeordnet sind, sind zwischen Distanzstücken 8 eingesetzt die den Rotor 6 bilden, und daran durch Diffusionsbindemittel befestigt Die Rotorschaufein 5 und die Distanzstücke 7 und 8 bestehen aus einer Titanlegierung, rostfreiem Stahl und dergleichen und haben eine hohe Festigkeit

In einem oberen Abschnitt des Rotors 6 ist ein Ringraum 5 ausgebildet, in dem ein Permanentmagnetlager 6 angeordnet ist das aus einem erst«/ Permanentmagnetelement 9Λ in Ringform und aus einem zweiten Permanentmagnetelement 9ß in Ringform besteht, das in dem Raum S in unmittelbarer Nähe des Permanentmagnetelements 9A angeordnet ist Die ringförmigen Permanentmagnetelemente 9/4 und 9ß können unterschiedliche Durchmesser haben. Das Permanentmagnetelement 9B ist an einem Trägerarm 10 befestigt, der sich radial von der Verbindung zwischen dem oberen Gehäuseteil 1 und dem Zwischengehäuseteil 2 erstreckt. Die Perrnancntrnagnctclcmcntc SA und SS sind aus einem magnetischen Material der Seltenen Erden mit hohem Curie-Punkt hergestellt, wodurch ein Ausheizen bei 300⁰C möglich ist, ohne die magnetische Eigenschaft dieses Materials zu beeinträchtigen.

Über dem Permanentmagnetlager 9 ist zur Hochvakuumseitc hin wenigstens eine Stufe bestehend aus Rotorschaufeln 5 und Statorschaufeln 4 angeordnet. Die Rotorschaufeln 5 sorgen zwischen dem Hochvakuumende des Gehäuses und dem Permanentmagnetlager 9 für einen Druckanstieg, also eine Verringerung des Hochvakuums, so daß vom Permanentmagnetlager 9 weniger Gas als beim Hochvakuum freigesetzt wird und das freigesetzte Gas nicht zur Hochvakuumseite des Gehäuses gelangen kann.

Der Rotor 6 ist an seinem unteren Abschnitt durch ein siromgespeistes radiales Magnetlager 12 und ein magnetisches Axiallager 13 gelagert, die von einem radialen Fühler 54 bzw. einem axialen Fühler 15 gesteuert werden.

Als Antriebsquelle für den Rotor 6 dient ein Motor 16, der sich im unteren Abschnitt des Rotors 6 befindet. Der Motor 16 ist ein Flachmotor mil einer am Rotor 6 befestigten Rotorplatte 16/4 und einer am unteren Gehäuseteil 3 befestigten Statorwicklung 16ß,

Am unteren Abschnitt des Rotors 6 ist außerdem ein Hilfslager 17 befestigt, das für die Rotation des Rotors 6 sorgt, auch wenn die Energiezufuhr der aktiven Magnetlager ausfällt. Als Hilfslager 17 wird ein Trockenrollenlager ohne Schmiermittel oder ein trocken ausgeführtes Stützzapfenlager verwendet.

Wie in F i g. 2 gezeigt ist, können die stromgespeisten Magnetlager durch ein hydrodynamisches Stützlager 18

werden, das einen Stützschaft HA und einen örper 18β aufweist, der in ein Schmiermittel 19

as beim Stützlager 18 verwendete Schmiermittel ehr niedrigen Dampfdruck hat, kann die Verunr.g der Pumpe mit Dampf des Schmiermittels bei halteter Pumpe auf ein Minimum reduziert wer-

Hie-. zu 2 Blatt Zeichnungen

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40 45 50 55 60 65

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Mehrstufige Turbomolekularpumpe in senkrechter Anordnung mit magnetischen Lagern, wobei auf der Hochvakuumseite eine Permanentmagnetlagerung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Permanentmagnetlager (9) in einem Ringraum (S) positioniert ist, der am äußeren Umfang des Rotors (6) zwischen den Rotorschaufeln (5) ausgebildet ist, wobei wenigstens eine_Stufe (4, 5), bestehend aus Rotorschaufeln (5) und Statorschaufeln (4), zwischen der Hochvakuumseite (\A) und dem Permanentmagnetlager (9) angeordnet ist

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