DE3429137A1 - Turbomolekularpumpe - Google Patents

Description

F. ENDLICH, POSTFACH 13 26, D-8034 GERMERING BLUMENSTRASSE 8

D-8034 GERMERING

7. Aug. 1984 E/m Meine Akte: S-5208

Anmelderin: Seiko Seiki Kabushiki Kaisha., Chiba, Japan

Turbomolekularpumpe

Die Erfindung betrifft eine vertikale Turbomolekularpumpe, die eine Reihenschaltung mit einer weiteren Pumpe ermöglicht.

Turbomolekularpumpen finden beispielsweise für Auf dampf apparaturen, Teilchenbeschleuniger oder Elektronenmikroskope Verwendung, in denen im allgemeinen ein Ultrahochvakuum erforderlich ist. Bei derartigen Anlagen besteht eine Verseuchungsgefahr durch Kohlenwasserstoff-Dämpfe und es sind hohe Absauggeschwindigkeiten erforderlich.

Bei bekannten vertikalen Turbomoiekularpumpen dieser Art (Fig. 1) ist ein Pumpengehäuse 2 vorgesehen, dessen Oberseite über einen Flansch mit der Unterseite einer Vakuumkammer 1 verbunden werden kann. Am unteren Ende des Gehäuses ist ein Basisteil 3 vorgesehen, der einstückig und abdichtend mit dem unteren Ende des Gehäuses 2 ausgebildet ist. Entlang dem Innenumfang des Gehäuses sind eine Vielzahl von Statorscheiben angeordnet, zwischen denen an einem Rotor befestigte Rotorscheiben zusammen mit dem Rotor drehbar angeordnet sind. Das untere Ende des Rotors ist in dem Basisteil 3 abgestützt, an dem eine Auslaßleitung 4 und ein Anschlußteil 5 vorgesehen ist, der zum Anschluß eines Antriebsmotors für den Rotor dient.

Beim Betrieb wird normalerweise die Anschlußleitung 4 mit einer Öl-Diffusionspumpe oder dergleichen Vorvakuumpumpe mit deren Ansaugleitung verbunden. Ferner kann durch eine Reihenschaltung derartiger vertikaler Turbomolekularpumpen die Verseuchung durch Öl einer Vorvakuumpumpe verhindert werden und durch eine Reihenschaltung von zwei Molekularpumpen ein Ultrahochvakuum erzielt werden.

Bei bekannten vertikalen Turbomolekularpumpen wird jedoch als nachteilig angesehen, daß die an eine Hilfsvakuumpumpe anschließbare Auslaßleitung im Vergleich zu der Ansaugöffnung der Turbomolekularpumpe einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt hat. Bei einer Reihenschaltung von zwei Turbomolekularpumpen der in Fig. 1 dargestellten Art ist deshalb praktisch nur eine zweistufige Anordnung durch Verbindung über ein Kniestück 6 mit einem entsprechenden Querschnitt möglich. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß die Verbindung durch ein derartiges Kniestück keine ausreichende Steifigkeit für Öie Halterung der zweiten Molekularpumpe ermöglicht, so daß ein zusätzlicher Trägerarm 7 für die Halterung der zweiten Molekularpumpe erforderlich ist. Insbesondere wird durch die Verbindungsleitung zu der zweiten Turbomolekularpumpe der Strömungswiderstand erhöht, so daß der Wirkungsgrad der zweiten Molekularpumpe sehr niedrig ist. Eine derartige zweistufige Schaltung ermöglicht ferner eine Übertragung von Schwingungen über die Verbindungsleitung, so daß insbesondere beim Auftreten von Resonanzschwingungen eine Beschädigungsgefahr für empfindliche Apparaturen wie Elektronenmikroskope besteht.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine vertikale Turbomolekularpumpe derart zu verbessern, daß eine Verbindung mit mindestens einer weiteren Turbomolekularpumpe oder dergleichen Vakuumeinrichtung mit verbessertem Wirkungsgrad und erhöhter mechanischer Stabilität erzielbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs gelöst.

Bei einer derartigen vertikalen Turbomolekularpumpe ist deshalb auf deren Unterseite eine Öffnung ausgebildet, welche den Innenraum mit dem Außenraum des Basisteils der Pumpe und mit dem Ansaugkanal verbindet, wobei außerhalb der Öffnung eine Verbindungseinrichtung für eine Verbindung mit einer Verschlußplatte oder einer anderen Vakuumapparatur vorgesehen ist, welche Verbindungseinrichtung eine vakuumdichte Abdichtung ermöglicht.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Reihenschaltung von zwei bekannten vertikalen Turbomolukular-

pumpen;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine vertikale Turbomolekularpumpe gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeils A in Fig. 2; und Fig."4a und 4b zwei Ausführungsbeispiele einer Reihenschaltung von zwei Turbomolekularpumpen gemäß der Erfindung.

Bei den in Fig. 2 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen sind mit den Elemente einer bekannten Turbomolekularpumpe vergleichbare Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

Die in Fig. 2 und 3 dargestellte vertikale Turbomolekularpumpe weist ein Gehäuse 2 mit einem hohlzylindrischen Gehäuseteil 2a auf. Ein Flanschglied 2b ermöglicht eine Verbindung mit einer Vakuumkammer und ist einstückig mit . dem oberen Ende des Gehäuseteils 2a ausgebildet. Ein weiteres Flanschglied 2c ist am unteren Ende des Gehäuseteils 2a angeordnet und vakuumdicht mit dem Außenumfang des oberen Endes eines Basisteils 3 verbunden. Entlang dem Innenumfang des Gehäuseteils 2a sind scheibenförmige Statorelemente 10 angeordnet.

In dem Gehäuse 2 und dem Basisteil 3 ist ein Rotor-Grundteil 20 angeordnet. Entlang dem Umfang einer Rotorwelle 21 sind Rotorscheiben 22 angeordnet, die über der Oberseite des Grundteils mit Rotorflügeln 23 zwischen die Statorelemente 10 vorragen. In dem Grundteil 20 ist ein über eine Verbindungseinrichtung 5 anschließbarer Antriebsmotor und ein Steuermechanismus für diesen Motor vorgesehen. Ein Flanschglied 24 an dem Grundteil 20 ist mit der Oberkante des Basisteils 3durch Bolzen 22a befestigt.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung sind vier Öffnugnen 31 (Fig. 3) auf der Unterseite des Basisteils 3 mit einer konzentrischen Anordnung vorgesehen, welche eine Verbindung zwischen dem Innenraum und dem Außenraum des Basisteils 3 bilden. Die gesamte Querschnittsfläche der Öffnungen 31 ist beträchtlich größer als die Querschnittsfläche der Auslaßleitung 4. Ferner sind diese Öffnungen geradlinig in Strömungskanalrichtung vorgesehen, so daß der Strömungswiderstand für die durch diese Öffnungen hindurchtretende Gasströmung verhältnismäßig gering ist.

In Umfangsrichtung des Basisteils 3 sind entlang dessen Unterseite Gewindebohrungen 34 ausgebildet, so daß mit Hilfe von Schrauben 37 eine Verschlußplatte 36 befestigt werden kann. Zur Erzielung einer vakuumdichten Abdichtung ist eine Dichtung 35 zwischen der Verschlußplatte 36 und dem Basisteil 3 vorgesehen.

Das Ausführungsbeispiel in Fig. 2 betrifft eine Benutzung einer derartigen Molekularpumpe, wenn ein normales Vakuum durch Verbindung der Auslaßleitung 4 mit einer ÖI-Diffusionspumpe erzielt werden soll.

Die beiden Ausführungsbeispiele in Fig. 4a und 4b betreffen die Verwendung von zwei Molekularpumpen der in Fig. 2 und 3 dargestellten Art in einer

Reihenschaltung, wobei die Ansaugseite der ersten Stufe mit der Vakuumkammer 1 verbunden ist, während eine Vakuummeßeinrichtung 40 mit der Auslaßleitung 4 der ersten Pumpe verbunden ist. In Fig. 4a ist anstelle der Verschlußplatte 36 ein hohlzylindrisches Verbindungsstück 41 mit der Unterseite des Basisteils 3 verbunden. Das die Ansaugöffnung der zweiten Pumpe umgebende Flanschglied 2b ist mit der Unterseite des Verbindungsglieds 41 verbunden, so daß die beiden Pumpen 2 zueinander fluchtend übereinander angeordnet werden können. In dem hohlzylindrischen Verbindungsglied 41 kann ein Drosselklappenventil oder dergleichen Einrichtung angeordnet werden, um den Strömungskanal zu schließen, wenn die Turbomolekularpumpen abgeschaltet werden.

Bei dem in Fig. 4b dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht die Anordnung der Gewindebohrungen auf der Unterseite des Basisteils der einen Pumpe der Anordung der Gewindebohrungen in dem Flanschglied 2b an dem Gehäuse der anderen Pumpe. Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel können zwei oder mehr Turbomolekularpumpen dieser Art direkt übereinander ohne Einschaltung eines Zwischenstücks 41 angeordnet werden.

Die beiden Ausführungsbeispiele in Fig. 4 betreffen nur die Reihenschaltung von beispielsweise zwei Turbomolekularpumpen der in Fig. 2 dargestellten Art. Es ist jedoch auch eine Kombination mit anderen Hilfspumpen wie mit einer Öl-Diffusionspumpe möglich, die dann mit der Unterseite der Turbomolekularpumpe verbunden wird. Deshalb kann auch irgendeine andere Vakuumapparatur direkt mit der Unterseite des Basisteils 3 verbunden werden, während die üblicherweise benutzte Ausießleitung 4 entweder vakuumdicht verschlossen oder mit einer Vakuummeßeinrichtung 40 verbunden wird.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel einer Turbomolekularpumpe gemäß der Erfindung kann deshalb die Querschnittsfläche der Öffnung auf der Unterseite des Basisteils größer als die Querschnittsfläche bekannter Molekularpumpen gemacht werden, als dies beim Anschluß der Auslaßleitung 4 an eine Vorvakuumpumpe möglich ist. Deshalb ergibt sich einer geringerer Strömungswiderstand als beim Anschluß an eine seitliche Auslaßleitung. Ferner kann der Aufwand für den Anschluß und die Abdichtung verringert und die mechanische Steifigkeit durch Verwendung einer besonders zuverlässigen Verbindung erhöht werden. Ferner kann in einfacher Weise eine Hintereinanderschaltung von mehreren Pumpen erfolgen, wenn ein Ultrahöchstvakuum erzielt werden soll. Wegen des verringerten Strömungswiderstand kann bei gleicher Anzahl von hintereinander geschalteten Turbomolekularpumpen ein höheres Vakuum im Vergleich zu der Verwendung bekannter Pumpen entsprechend Fig. 1 erzielt werden.

Claims (3)

1. F. ENDLICH, POSTFACH 13 26, D-8034 GERMERlNG

   DIPL.-PHYS. ^:F. ENDLICH

   PATENTANWALT

   EUROPEAN PATENT ATTORNEY

   TELEFON: (089)84 36 38

   TELEX: 52 1730 pate d

   CABLES: PATENDLICH GERMERING

   BLUMENSTRASSE a D-8034 GERMERING

   7. Aug. 1984 E/m Meine Akte: S-5208

   Anmelderin: Seiko Seiki Kabushiki Käisha, Chiba,Japan

   Patentansprüche

   . Vertikale Turbomolekularpumpe mit einem Gehäuse, auf dessen Oberseite eine Ansaugöffnung vorgesehen ist und entlang der Gehäuseinnenwand eine Mehrzahl von Statorelementen angeordnet sind, mit einem drehbar in dem Gehäuse angeordneten Rotor, an dem eine Anzahl von Rotorflügeln vorgesehen sind, die zwischen benachbarte Statorelemente vorragen, sowie mit einem Basisteil zum Abstützen des unteren Endes des Rotors, an welchem Basisteil eine seitliche Auslaßleitungv vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Unterseite des Basisteils (3) mindestens eine den Durchtritt der Gasströmung ermöglichende Öffnung (31) vorgesehen ist, und daß entlang dem Randbereich der Unterseite Verbindungseinrichtungen (34) vorgesehen sind, welche eine vakuumdichte Verbindung mit einer Verschlußplatte (36) oder einer anderen Vakuumapparatur mit Hilfe einer Abdichteinrichtung (35) ermöglichen.
2. 2. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der Öffnungen (31) größer als die Querschnittsfläche der seitlichen Auslaßleitung (4) ist und daß das die Ansaugöffnung umgebende Flanschglied (2b) einer zweiten Turbomotekularpumpe mit der Verbindungseinrichtung (34) verbunden ist.
3. 3. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Verbindungseinrichtung (34) ein hohlzylindrisches Verbindungsglied (41) verbunden ist, mit dessen Unterseite der Verbindungsflansch der zweiten Pumpe verbunden ist.