DE3919529C2 - Vakuumpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Vakuumpumpen werden in der Industrie als Teilchenbeschleuniger, als Experimentier- und Forschungseinrichtungen für die experimentelle Kernfusion, für die Isotopentrennung, für Elektronenmikroskopie sowie als Analyse- und Meßgeräte, z. B. als Oberflächenanalysatoren, verwendet, die ein sauberes Vakuum bei Eingangsdruckbedingungen erzeugen, welche von Atmosphärendruck über Hochvakuum bis zu Ultra-Hochvakuum reichen.

Von den zahlreichen Vakuumpumpen, die bereits vorgeschlagen wurden, haben insbesondere die Molekularpumpe bzw. die Turbomolekularpumpe weite Verbreitung gefunden. Bei der Molekularpumpe nach Gaede treffen auf einen umlaufenden Rotor Moleküle aus einem Ansaugstutzen, erhalten eine Vorzugsgeschwindigkeit und werden mit dieser Geschwindigkeit durch einen Spalt zu einem Vorvakuumstutzen befördert (DE-PS 2 39 213). Nachteilig ist bei dieser Molekularpumpe, daß die mittlere freie Weglänge der Moleküle größer als der Abstand zwischen Stator und Rotor sein muß, d. h. die Pumpe arbeitet im allgemeinen nur bei Drücken unter 0,1 Pa.

Eine Weiterentwicklung der Gaedeschen Molekularpumpe ist die von Becker vorgeschlagene Turbomolekularpumpe, die große industrielle Bedeutung erlangt hat. Die Neue besteht hierbei in der Konzeption des mit Schaufeln versehenen Rotors, der damit an den Rotor von Turbinen erinnert (Wutz, Adam, Walcher: Theorie und Praxis der Vakuumtechnik, 4. Auflage, 1988, S. 226 bis 247).

Es sind zahlreiche Turbomolekularpumpen bekannt, die auf der Innenseite eines Gehäuses, in dem sich eine Welle mit Rotorscheiben bewegt, spiralförmige Nuten aufweisen (DE-OS 24 12 624, DE-PS 35 31 942). Diese Pumpen sind indessen in der Regel nur für einen bestimmten Fließzustand verwendbar und nicht kompakt aufgebaut.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vakuumpumpe zu schaffen, die mit hoher Pumpgeschwindigkeit arbeitet, und zwar bei einem Strömungs­ zustand, der von der molekularen bis zur viskosen Strömung reicht.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Ein mit der Erfindung erzielter Vorteil besteht insbesondere darin, daß die Pumpe sehr kompakt aufgebaut werden kann und keine Versiegelung zwischen der Kante einer Rotorscheibe und der inneren Oberfläche eines Einschnitts im Stator benötigt, der der Rotorscheibe gegenüberliegt. Außerdem ist kein hoher maschineller Aufwand erforderlich, um die Vakuumpumpe herzustellen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine trockene Vakuum­ pumpe hergestellt werden kann, die keinerlei Pumpen- und Schmieröl in Bereichen benötigt, die in direktem Kontakt mit Gas stehen. Hierdurch wird ein sauberes und trockenes Vakuum erzeugt, das frei von Verschmutzungen und schädlichen Gasen ist. Ferner weist die Erfindung den Vorteil auf, daß sie normal arbeitet und Teilchen durch einen Auslaß abgibt, wenn diese Teilchen mit einem Prozeßgas angesaugt werden oder wenn die Teilchen durch eine chemische Reaktion während des Betriebs gebildet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen wesentlichen Bereich einer Vakuum­ pumpe nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Linie I-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch die Linie 0-III in Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt durch die Linie 0-IV in Fig. 1;

Fig. 5 eine Schnittdarstellung, ähnlich derjenigen in Fig. 2, die eine Vakuumpumpe gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 6 einen Schnitt durch die Vakuumpumpe gemäß Fig. 5, der dem Schnitt in Fig. 3 entspricht;

Fig. 7 einen Schnitt durch die Vakuumpumpe nach Fig. 5, wobei dieser Schnitt der Fig. 4 entspricht;

Fig. 8 einen Schnitt, ähnlich Fig. 2, durch eine Vakuumpumpe gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 einen Schnitt durch die in der Fig. 8 gezeigte Pumpe, vergleichbar dem Schnitt nach Fig. 3;

Fig. 10 einen Schnitt durch die in der Fig. 8 dargestellte Vakuumpumpe, der dem Schnitt nach Fig. 4 entspricht;

Fig. 11 eine Draufsicht auf einen wesentlichen Bereich einer Vakuumpumpe gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 12 einen Schnitt entlang der Linie I-II in Fig. 11;

Fig. 13 einen Schnitt entlang der Linie III-IV in Fig. 11;

Fig. 14 einen Schnitt entlang der Linie V-VI in Fig. 11;

Fig. 15 eine Draufsicht auf einen wesentlichen Bereich einer Vakuum­ pumpe gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 16 einen Schnitt entlang der Linie I-II in Fig. 15;

Fig. 17 einen Schnitt entlang der Linie 0-III in Fig. 15;

Fig. 18 einen Schnitt entlang der Linie 0-IV in Fig. 15;

Fig. 19 einen Schnitt entlang der Linie 0-V in Fig. 15;

Fig. 20 einen Schnitt entlang der Linie 0-VI in Fig. 15;

Fig. 21 einen Schnitt entlang der Linie 0-VII in Fig. 15;

Fig. 22 einen Schnitt entlang der Linie 0-VIII in Fig. 15;

Fig. 23 einen Schnitt durch eine Vakuumpumpe gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 24 einen Querschnitt entlang der Linie I-I in Fig. 23;

Fig. 25 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 24;

Fig. 26 einen Schnitt durch eine herkömmliche Verbund-Vakuumpumpe;

Fig. 27 eine Kurvendarstellung, welche die Beziehung zwischen dem Ansaugdruck und der Pumpgeschwindigkeit zeigt;

Fig. 28 eine Kurvendarstellung, welche die Beziehung zwischen dem Ansaugdruck und dem Kompressionsverhältnis zeigt;

Fig. 29 einen Längsschnitt durch eine Vakuumpumpe eines siebten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 30 einen Schnitt entlang der Linie I-I in Fig. 29;

Fig. 31 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 30;

Fig. 32 eine Kurvendarstellung, welche das Verhältnis zwischen Ansaug­ druck und Pumpgeschwindigkeit zeigt;

Fig. 33 einen Längsschnitt durch eine Vakuumpumpe einer achten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 34 einen Querschnitt entlang der Linie I-I in Fig. 33;

Fig. 35 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 34;

Fig. 36 eine Kurvendarstellung, welche die Beziehung zwischen dem Ansaugdruck und der Pumpgeschwindigkeit zeigt;

Fig. 37 einen Längsschnitt durch einen Rotor, der bei einer ersten Abwandlung der Wirbel-Vakuumpumpeneinheit der Verbundpumpe des achten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung eingesetzt wird;

Fig. 38 einen Längsschnitt durch einen Rotor, der bei einer zweiten Abwandlung der Wirbel-Vakuumpumpeneinheit der Verbundpumpe des achten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung eingesetzt wird;

Fig. 39 eine Draufsicht auf einen wesentlichen Bereich einer Vakuumpumpe entsprechend einer neunten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 40 einen Schnitt entlang der Linie I-II in Fig. 39;

Fig. 41 einen Schnitt entlang der Linie 0-III in Fig. 39;

Fig. 42 einen Schnitt entlang der Linie 0-IV in Fig. 39;

Fig. 43 eine Kurvendarstellung, welche die Kompressionsverhältnisse zeigt;

Fig. 44 eine Draufsicht auf einen wesentlichen Bereich einer Vakuum­ pumpe eines zehnten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung;

Fig. 45 einen Schnitt entlang der Linie I-II in Fig. 44;

Fig. 46 einen Schnitt entlang der Linie 0-III in Fig. 44;

Fig. 47 einen Schnitt entlang der Linie 0-IV in Fig. 44;

Fig. 48 einen Schnitt entlang der Linie 0-V in Fig. 44;

Fig. 49 einen Schnitt entlang der Linie 0-VI in Fig. 44.

In den Fig. 1 bis 4 ist eine erste Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die eine Vakuumpumpe mit einer Rotorwelle 2 enthält, die in einem Gehäuse 1 gelagert und an ihrem unteren Ende mit einem Motor in Wirkverbindung steht. Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Rotorscheibe 3 mit einer Nabe 3a, die mit dem oberen Ende der Rotorwelle 2 verbunden ist, während ein Stator 5 an der inneren Oberfläche des Gehäuses 1 angeordnet ist. Beide Seiten des Randbereichs der Rotorscheibe 3 weisen Ausschnitte auf, um Abstufungen 4 zu bilden. Eine ringförmige Ausnehmung 6 befindet sich auf dem inneren Umfang des Stators 5 in einer Position, welche der Rotorscheibe 3 entspricht und welche diese Rotorscheibe 3 aufnimmt. Zwischen der Oberfläche der ringförmigen Ausnehmung 6 und den entsprechenden Abstufungen 4, die sich auf beiden Seiten der Peripherie der Rotorscheibe 3 befinden, sind Strömungsdurchlässe 7 vorgesehen. Ein Paar Luftstrom-Unterbrecher 8 ragen vom Stator 5 in die Strömungsdurchlässe 7. Die Anfangsenden der Strömungsdurchlässe 7 auf einer Seite der Luftstrom-Unterbrecher 8, d. h. die Bereiche der Strömungsdurchlässe 7 unmittelbar nach den Luftstrom-Unterbrechern 8 in bezug auf die Drehrichtung der Rotorscheibe 3, sind mit einer Einlaßöffnung 9 verbunden, während die Abschlußenden der Strömungsdurchlässe 7 auf der anderen Seite der Luftstrom-Unterbrecher 8, d. h. diejenigen Bereiche der Strömungsdurchlässe 7 unmittelbar vor den Luftstrom-Unterbrechern 8 in bezug auf die Drehrichtung der Rotorscheibe 3, mit einer Auslaßöffnung 10 in Verbindung stehen.

Wenn die Rotorscheibe 3 von dem Motor zur Drehung in Richtung des Pfeils A in Fig. 1 mit einer hohen Geschwindigkeit von 0,1- bis 1,0mal der mittleren Molekulargeschwindigkeit des Gases angetrieben wird, werden die Gasmoleküle dem Angriff der Oberflächen der Abstufungen 4 ausgesetzt, insbesondere den beiden Seiten der Peripherie der Rotorscheibe 3, die sich mit der höchsten Oberflächengeschwindigkeit bewegen, und durch den molekularen Widerstandseffekt, der durch die Reibung zwischen den Molekülen bedingt ist, transportiert. Dementsprechend wird das Gas, das durch die Einlaß­ öffnung 9, wie durch den Pfeil B in Fig. 1 und 2 angedeutet, angesaugt wird, komprimiert und entlang der Strömungsdurchlässe 7 in der Richtung eines Pfeils C (Fig. 1) transportiert; das komprimierte Gas wird dann durch die Auslaßöffnung, 10, wie in Fig. 1 und 4 durch den Pfeil D angedeutet, abgeführt. Auf diese Weise ist es möglich, daß die Vakuumpumpe bei einer hohen Pumpgeschwindigkeit in einem Druckbereich auspumpt, der Strömungs­ verhältnissen entspricht, die vom molekularen Strömungsmodus bis zum viskosen Strömungsradius reichen. Experimentelle Versuche mit der Vakuumpumpe haben gezeigt, daß das Druckverhältnis der Vakuumpumpe bei einem Strömungsverhältnis zwischen molekularem Strömungsradius und viskosem Strömungsmodus 10 oder größer ist.

Darüber hinaus ermöglicht es die Konstruktion der Vakuumpumpe, die Einlaßöffnung groß auszubilden.

In den Fig. 5 bis 7 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die eine Vakuumpumpe enthält, deren Aufbau im wesentlichen demjenigen der Vakuumpumpe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht. Bei der Vakuumpumpe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nimmt die Breite b der Strömungsdurchlässe 7, d. h. der freie Raum zwischen den Oberflächen des äußeren Bereichs der Rotorscheibe 3 und den entsprechenden Oberflächen des Stators 5 von den Anfangsenden der Strömungsdurchlässe 7 zu den Abschlußenden derselben allmählich ab. Wenn sich die Rotorscheibe 3 mit einer hohen Drehgeschwindigkeit dreht, nimmt der Druck in den Strömungsdurchlässen 7 von den Anfangsenden zu den Abschlußenden der Strömungsdurchlässe 7 hin allmählich zu. Hierdurch nimmt die mittlere freie Weglänge λ des Gases entsprechend ab. Demzufolge wird das Verhältnis b/λ auf einem optimalen Wert gehalten, und die Vakuumpumpe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hat eine noch weiter gesteigerte Transportwirkung und verbesserte Pump- und Kompressionsleistung als die Vakuumpumpe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.

Eine Vakuumpumpe gemäß einem in den Fig. 8 bis 10 gezeigten Ausführungs­ beispiel hat im wesentlichen denselben Aufbau wie die vorangegangenen Ausführungsbeispiele. Bei der Vakuumpumpe gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel nimmt die Dicke des äußeren Bereichs der Rotorscheibe 3, der den Abstufungen 4 entspricht, zur Peripherie hin allmählich ab, und die Breite der ringförmigen Ausnehmung 6 nimmt radial nach außen hin ab, so daß die Breite B der Strömungsdurchlässe 7, d. h. der Abstand zwischen den Abstufungen 4 an der Peripherie der Rotorscheibe 3 und den entsprechenden Oberflächen der ringförmigen Ausnehmung 6 ist an jeder Stelle der Abstufungen 4 bezüglich der radialen Richtung gleich. Da die Dicke des äußeren Bereichs der Rotor­ scheibe 3, der den Abstufungen 4 entspricht, radial nach außen hin abnimmt, ist die Kraft im mittleren Bereich der Rotorscheibe 3, die durch eine auf die Rotorscheibe 3 einwirkende Zentrifugalkraft erzeugt wird, kleiner als die in den Rotoren gemäß den vorangegangenen Ausführungsbeispielen hervorgerufenen Kräfte, vorausgesetzt, daß die Rotorscheiben 3 bezüglich Rotationsgeschwindigkeit und Größe übereinstimmen. Dementsprechend muß die Rotorscheibe 3 der Vakuum­ pumpe gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel nicht aus einem Material von besonderer Festigkeit hergestellt sein, sondern kann aus einem preiswerten Material, wie technischer Kunststoff oder Keramik, oder durch Gießen geformt werden. Auf diese Weise kann die Rotorscheibe 3 einfach und mit geringen Herstellungskosten angefertigt werden.

Eine Vakuumpumpe gemäß einem in den Fig. 11 bis 14 dargestellten Ausführungsbeispiel ist mit zwei Einlaßöffnungen 9 versehen, die an gegen­ überliegenden Stellen des Gehäuses 1 angebracht sind, sowie mit zwei Auslaß­ öffnungen 10, die ebenfalls an zwei gegenüberliegenden Stellen des Gehäuses 1 angeordnet sind, und zwei Paaren von Luftstrom-Unterbrechern 8, die derart angeordnet sind, daß sie die Strömungsdurchlässe 7 jeweils an Positionen, die zwischen den Einlaßöffnungen 9 und den benachbarten Auslaßöffnungen 10 liegen, in zwei Abschnitte aufteilen. Demzufolge wird ein in das Gehäuse angesaugtes Gas komprimiert und in die zwei Abschnitte der Strömungsdurchlässe 7, die durch die zwei Paare von Luftstrom-Unterbrechern 8 geteilt sind, gepumpt. Die Pumpgeschwindigkeit dieser Vakuumpumpe beträgt daher ungefähr das Zweifache der Vakuumpumpen gemäß den vorangegangenen Ausführungsbeispielen. Die Vakuumpumpe kann mit drei oder mehr Paaren von Luftstrom-Unterbrechern 8 versehen sein, welche die Strömungsdurchlässe 7 in drei oder mehr Abschnitte unterteilen.

Die Fig. 15 bis 22 zeigen eine Vakuumpumpe gemäß einem fünften Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem die Vakuumpumpe mit drei Rotorscheiben 3 versehen ist, die ein einziges Teil bilden, welches eine Nabe 3a besitzt. Die Abstände zwischen den Oberflächen jeder Rotorscheibe 3 und den entsprechenden Oberflächen der Statoren 5 nehmen allmählich von dem einen Ende in der Nähe der Einlaßöffnung 9 zu dem anderen Ende in der Nähe der Auslaßöffnung 10 hin ab. Drei Paare von Luftstrom-Unterbrechern 8 sind in Winkelabständen in den Strömungsdurchlässen 7 für die drei Rotorscheiben 3 angeordnet, und Verbindungsdurchlässe 11 sind in Winkelabständen zwischen den benachbarten Strömungsdurchlässen 7 für die benachbarten Rotorscheiben 3 vorgesehen. Ein durch die Einlaßöffnung 9 in das Gehäuse 1 gesaugtes Gas wird stufenweise aufeinanderfolgend in den jeweiligen Strömungsdurchlässen 7 für die drei Rotor­ scheiben 3 bei einem relativ hohen Druckverhältnis komprimiert. Das Druck­ verhältnis der Vakuumpumpe, das während der Versuche erreicht wurde, war 10³ oder höher. Obwohl die Vakuumpumpe beim fünften Ausführungs­ beispiel eine Dreistufen-Vakuumpumpe ist, kann die vorliegende Erfindung auch auf Multistufen-Vakuumpumpen angewendet werden, die mehr als drei Kompressionsstufen für ein noch höheres Kompressionsverhältnis aufweisen.

Obwohl die Rotorscheiben 3 der vorangegangenen Ausführungsbeispiele jeweils einen verjüngten äußeren Bereich besitzen, der die Abstufungen 4 bildet, können ringförmige Ausnehmungen auch in den seitlichen Flächen der ringförmigen Ausnehmung 6 des Stators 5, die dem äußeren Bereich der Rotorscheibe 3 gegenüberliegen, gebildet sein, ohne daß der äußere Bereich der Rotorscheibe 3 verjüngt ist.

In den vorangegangenen Ausführungsbeispielen sind Durchlässe jeweils auf beiden Seiten des äußeren Bereichs jeder Rotorscheibe ausgebildet, und die Drücke in den Durchlässen an den gleichen Stellen auf der Rotorscheibe sind dieselben. Daher muß der Spalt zwischen dem Umfang der Rotorscheibe und der Bodenfläche der ringförmigen Ausnehmung nicht abgedichtet werden; zwischen dem Umfang der Rotorscheibe und der Bodenfläche der ringförmigen Ausnehmung kann ein großer Abstand vorhanden sein. Demzufolge brauchen die Teile der Vakuumpumpe nicht mit sehr großer Genauigkeit hergestellt zu werden, sondern sie können einfach produziert werden, und die Vakuumpumpe kann klein gebaut sein.

Eine in den Fig. 23 bis 25 dargestellte Vakuumpumpe gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Verbund- Molekularpumpe, bestehend aus einem Gehäuse 1, einer Turbomolekular­ pumpeneinheit 12, die im oberen Bereich des Gehäuses 1 angeordnet ist, und einer Vakuumpumpeneinheit 13 mit peripherer Ausnehmung. Die Turbo­ molekularpumpeneinheit 12 umfaßt einen Rotor 14, der mit einer Mehrzahl von Rotorschaufeln 12a, welche von dem Rotorkörper ausgehen, ein Teil bildet, und eine Mehrzahl von Statorschaufeln 12b, die sich vom inneren Umfang des Gehäuses 1 nach innen erstrecken. Die Vakuumpumpeneinheit 13 umfaßt vier Rotorscheiben 3, die mit dem Rotor 14 ein Ganzes bilden und von dem Körper des Rotors 14 ausgehen. Die Dicke der oberen Rotorscheibe 3 ist größer als die Dicke der unteren Rotorscheibe 3. Die beiden Seiten des äußeren Bereichs jeder Rotorscheibe 3 sind teilweise eingeschnitten und bilden dadurch Abstufungen 4. Die Einschnittiefe im äußeren Bereich der oberen Rotorscheibe 3 ist größer als diejenige der unteren Rotorscheibe 3. Strömungsdurchlässe 7 entstehen im Stator 5 jeweils auf beiden Seiten des äußeren Bereichs jeder Rotorscheibe 3. Der Abstand b zwischen der Oberfläche der Rotor­ scheibe 3 und der entsprechenden Oberfläche des Stators 5, d. h. die Breite des Strömungsdurchlasses 7, ist bei der oberen Rotorscheibe 3 größer und bei der unteren Rotorscheibe 3 kleiner.

Ähnlich wie bei dem Aufbau der Vakuumpumpe gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel kommunizieren die Abschlußenden der Strömungsdurchlässe 7 an der Rotorscheibe 3 auf der Auslaßseite eines Luftstrom-Unterbrechers 8 mit den Anfangsenden der Strömungsdurchlässe 7 an der Rotorscheibe 3 auf der Auslaßseite eines Luftstrom-Unterbrechers 8 durch einen Verbindungsdurchlaß 11. Die Luftstrom-Unterbrecher 8 und die Verbindungsdurchlässe 11 sind aufeinanderfolgend in Winkelabständen angeordnet. Die Anfangsenden der Strömungsdurchlässe für die oberste Rotorscheibe 3 auf der Einlaßseite des entsprechenden Luftstrom-Unterbrechers 8 kommunizieren mit einer Einlaßöffnung 15, welche mit der Turbo­ molekularpumpeneinheit 12 in Verbindung ist, wie Fig. 23 zeigt, und die Abschlußenden der Strömungsdurchlässe für die unterste Rotorscheibe 3 auf der Auslaßseite des entsprechenden Luftstrom-Unterbrechers 8 kommunizieren mit einer Auslaß­ öffnung 10, wie in Fig. 25 dargestellt ist. Ein mit einer Vorvakuumpumpe verbundenes Rohr ist an dem Flansch eines Auslaßrohrs angebracht, das mit der Auslaßöffnung 10 verbunden ist.

Eine Rotorwelle 2, mit welcher der Rotor 14 der Pumpeneinheiten 12 und 13 starr verbunden ist, ist in einem oberen Lager 16a gelagert, das in dem oberen Ende eines inneren Rohrs 1b befestigt ist. Das Rohr 1b erstreckt sich aufwärts von einem Motorgehäuse 1a, welches im unteren Bereich eines Gehäuses 1 angeordnet ist. Ein unteres Lager 16b ist auf der Bodenplatte 1c des Motorgehäuses 1a vorgesehen. Der Rotor 17a eines Motors 17, wie z. B. eines HF-Induktionsmotors oder eines HF-Hysterese-Motors, ist fest im mittleren Bereich einer Rotorwelle 2 angebracht. Das untere Ende der Rotorwelle 2 ist in Schmieröl eingetaucht, das in einer Ölpfanne 18 enthalten ist, welche mit der Bodenplatte 1c verbunden ist. Wenn sich die Rotorwelle 2 mit einer hohen Rotationsgeschwindigkeit dreht, wird das Schmieröl durch eine Axialbohrung 2a und eine Radialbohrung 2b, die sich in der Rotorwelle 2 befinden, zu dem oberen Lager 16a befördert. Das Schmieröl gelangt zu dem unteren Lager 16b durch eine Ausnehmung, die im inneren Umfang des Motorgehäuses 1a angeordnet ist.

Da der Rotor 14 einteilig aus den Rotorschaufeln 12a der Turbomolekular­ pumpeneinheit 12 und den Rotorscheiben 3 der Vakuumpumpeneinheit 13 aufgebaut ist, entsteht nur ein geringes Geräusch, wenn der Rotor 14 sich mit einer hohen Rotationsgeschwindigkeit dreht.

Die Arbeitsweise der Verbund-Molekularpumpe ist nachfolgend näher beschrieben.

Während der Rotor 14 durch den Motor 17 zur Rotation bei einer hohen Rotationsgeschwindigkeit angetrieben wird, strömt ein Gas mit einer Molekularströmung oder einer Übergangsströmung, die der Molekular­ strömung nahezu entspricht, in die Einlaßöffnung 9, und die Gasmoleküle prallen gegen die rotierende Rotorschaufel 12a der Turbomolekularpumpen­ einheit 12. Das Gas wird dann komprimiert und mittels der kombinierten Tätigkeit der Rotorschaufeln 12a und der vom Gehäuse 1 vorspringenden Rotorschaufeln 12b im großen und ganzen zum Abwärtsströmen gebracht, mit einem Impuls, welcher eine Komponente aufweist, die eine der Drehrichtung der Rotorschaufeln 12a entsprechende Richtung besitzt, und eine Komponente, die eine Abwärtsrichtung parallel zur Achse der Rotorwelle 2 besitzt. Die Turbomolekularpumpeneinheit 12 erfordert eine große Beschleunigungsdrehkraft zur Beschleunigung in der Anfangsphase des Betriebs, um den Rotor 14 gegen den auf mit hoher Dichte im Rotor verbliebenen Gas beruhenden Windverlust und gegen das Trägheitsmoment des Rotors 14 anzutreiben. Dementsprechend wird die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 14 automatisch gesteuert, indem der Eingangsstrom des Motors 17 automatisch begrenzt wird, so daß der Eingangsstrom nicht übermäßig ansteigt.

Das derart durch die Turbomolekularpumpeneinheit 12 komprimierte und transportierte Gas strömt durch die Einlaßöffnung 15 in die Vakuum­ pumpeneinheit 13. In der Vakuumpumpeneinheit 13 wird das Gas bei einem hohen Kompressionsverhältnis in einem Druckbereich entsprechend dem Strömungsmodusbereich von molekularem Strömungsmodus bis viskosem Strömungsmodus komprimiert. Dann wird aufgrund der molekularen Wider­ standswirkung der Abstufungen 4 in den äußeren Bereichen der Rotorscheiben 3, welche mit einer hohen Rotationsgeschwindigkeit der Vakuumpumpeneinheit 13 rotieren, bewirkt, daß das Gas nacheinander durch die Verbindungsdurch­ lässe 11 und die Strömungsdurchlässe 7 der Rotorscheiben 3 strömt, wie durch den Pfeil in Fig. 24 angedeutet ist. Nachdem das Gas durch die Auslaßöffnung 10 abgeführt ist, wird das komprimierte Gas von der Vorvakuumpumpe weiter bis zu Atmosphärendruck komprimiert.

Versuche haben ergeben, daß es jede Kompressionsstufe einer Vakuumpumpen­ einheit mit peripherer Ausnehmung ermöglicht, das Gas bei einem Kompressions­ verhältnis von 10 im Strömungsmodusbereich vom molekularen Strömungsmodus bis zum viskosen Strömungsmodus zu komprimieren. Es ist auch leicht möglich, durch eine Vakuumpumpe desselben Typs mit vier Kompressionsstufen wie die im sechsten Ausführungsbeispiel verwendete Vakuumpumpeneinheit das Gas bei einem Kompressionsverhältnis von 10⁴ oder mehr zu komprimieren. In den Fig. 27 und 28 ist durch durchgezogene Linien das Verhältnis zwischen Pumpgeschwindigkeit und Einlaßdruck angegeben, wenn mit einer herkömmlichen zusammengesetzten Molekularpumpe Stickstoffgas (N₂) gepumpt wird, und das Verhältnis zwischen Einlaßdruck und Kompressions­ verhältnis, wenn Stickstoffgas (N₂) oder Wasserstoffgas (H₂) gepumpt wird. Die in Fig. 26 gezeigte herkömmliche zusammengesetzte Molekularpumpe umfaßt ein Gehäuse i mit einer Einlaßöffnung g und einer Auslaßöffnung h, eine Turbomolekularpumpeneinheit j, welche in dem Gehäuse i auf der Seite der Einlaßöffnung g vorgesehen ist, sowie eine Schraubenpumpen­ einheit k, welche an die Turbomolekularpumpeneinheit j anschließt. In den Fig. 27 und 28 ist die Leistung der zusammengesetzten Molekularpumpe gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel zum Vergleich in gestrichelten Linien angegeben. Wie aus den Fig. 27 und 28 ersichtlich, ist die Leistung der zusammengesetzten Molekularpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung die gleiche oder höher als diejenige der herkömmlichen zusammengesetzten Molekularpumpe.

Bei der zusammengesetzten Molekularpumpe gemäß dem sechsten Ausführungs­ beispiel wird keine spezielle Verbindungsrohranlage benötigt, weil die Strömungsdurchlässe 7 für die benachbarten Rotorscheiben 3 unmittelbar mittels eines Verbindungsdurchlasses 11 miteinander kommunizieren, und folglich kann der Raum in dem Gehäuse 1 wirksam genutzt werden. Darüber hinaus ist die axiale Länge der Vakuumpumpeneinheit 13 mit peripherer Aus­ nehmung der zusammengesetzten Molekularpumpe gemäß dem sechsten Aus­ führungsbeispiel etwa nur ein Drittel der axialen Länge einer Schrauben­ pumpeneinheit bei gleicher Leistung. Der Rotor 14 der Vakuumpumpeneinheit 13 mit peripherer Ausnehmung ist von geringem Gewicht und ihr Trägheits­ moment ist bei weitem geringer als dasjenige der Schraubenpumpeneinheit.

Dementsprechend erfordert die Vakuumpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung keine große Genauigkeit bei der Herstellung der Einzelteile und kann preiswert gefertigt werden. Durch die vorliegende Erfindung wird somit eine zusammengesetzte Molekularpumpe mit hoher Leistungsfähigkeit und der angestrebten Betriebsweise geschaffen.

Auch wenn die Vakuumpumpeneinheit 13 mit peripherer Ausnehmung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel mit vier Rotorscheiben 3 versehen ist, kann sie abhängig von dem gewünschten Kompressionsverhältnis auch mit weniger Rotorscheiben 3 ausgestattet sein.

In der Vakuumpumpeneinheit 13 mit peripherer Ausnehmung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel kann der Abstand b zwischen den Oberflächen der Rotorscheibe 3 und den entsprechenden Oberflächen des Stators 5 in den Strömungsdurchlässen 7 von den Anfangsenden zu den Abschlußenden der Strömungsdurchlässe 7 hin wie im zweiten Ausführungsbeispiel allmählich abnehmen. Außerdem kann die Dicke des äußeren Bereichs der Rotorscheibe 3, welcher die Abstufungen 4 aufweist, zum Umfang hin allmählich abnehmen, und die Breite der ringförmigen Ausnehmung 6 kann zu ihrem Abschluß hin allmählich ab­ nehmen, so daß der Abstand b zwischen den Abstufungen 4 und den entsprechenden Seitenwänden der ringförmigen Ausnehmung 6 in jeder radialen Position gleich ist, wie dies beim dritten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Schließlich kann das Gehäuse 1 mit einer Mehrzahl von Einlaßöffnungen 15 versehen sein, die in regelmäßigen Winkelabständen angeordnet sind, sowie mit mehreren Auslaßöffnungen 10, die in regelmäßigen Winkelabständen angeordnet sind, und mit mehreren Luftstrom-Unterbrechern 8, die in regelmäßigen Winkelabständen in geeigneten Positionen relativ zu den Einlaßöffnungen 15 und den Auslaßöffnungen 10 vorgesehen sind, um das Gas in eine Mehrzahl von Bereichen der Strömungsdurchlässe 7 zu komprimieren und zu pumpen.

Die in den Fig. 20 bis 31 dargestellte Vakuumpumpe gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Verbundvakuumpumpe mit einem Gehäuse 1, einer Vakuumpumpeneinheit 13 mit peripherer Aus­ nehmung, die im oberen Abschnitt des Gehäuses 1 vorgesehen ist, und mit einer Wirbelvakuumpumpeneinheit 19, die im unteren Abschnitt des Gehäuses 1 angeordnet ist. Die Vakuumpumpeneinheit 13 und die Wirbelvakuumpumpeneinheit 19 haben einen gemeinsamen Rotor 14. Der Rotor 14 ist integral mit drei Rotorscheiben 3 für die Vakuumpumpeneinheit 13 mit peripherer Aus­ nehmung und acht Rotorscheiben 19a für die Wirbelvakuumpumpeneinheit 19 versehen. Die oberen Rotorscheiben 3 sind bezüglich ihrer Dicke größer als die unteren Rotorscheiben 3, wie auch im fünften Ausführungsbeispiel der Fall. Der äußere Bereich jeder Rotorscheibe 3 ist auf beiden Seiten eingeschnitten und bildet dadurch Abstufungen 4. Bei den oberen Rotorscheiben 3 ist die Einschnittiefe der Abstufungen 4 größer als bei den unteren Rotorscheiben 3, so daß der Abstand b zwischen den Abstufungen 4 der oberen Rotorscheiben 3 und den entsprechenden Oberflächen der Statoren 5 in den Strömungsdurchlässen 7 größer ist als der entsprechende Abstand der unteren Rotorscheiben 3. Ähnlich wie beim fünften Ausführungsbeispiel stehen beim siebten Ausführungsbeispiel die Abschlußenden der Strömungsdurchlässe 7 auf der Auslaßseite der Luftstrom-Unterbrecher 8 für die Rotorscheibe 3 mit den Anfangsenden der Strömungsdurchlässe 7 auf der Einlaßseite der Luftstrom-Unterbrecher 8 für die Rotorscheibe 3 durch einen Verbindungsdurchlaß 11 in Verbindung. Die Luftstrom-Unterbrecher 8 für die jeweiligen Rotor­ scheiben 3 und die Verbindungsdurchlässe 11 sind aufeinanderfolgend in Winkelabständen angeordnet. Die Anfangsenden der Strömungsdurchlässe 7 für die oberste Rotorscheibe 3 auf der Einlaßseite der Luftstrom-Unterbrecher 8 kommunizieren mit einer Einlaßöffnung 9, wie Fig. 29 zeigt, und die Abschlußenden der Strömungsdurchlässe 7 für die unterste Rotorscheibe 3 auf der Auslaßseite des Luftstrom- Unterbrechers 8 kommunizieren mit einer Zwischenauslaßöffnung 20, welche mit der Wirbelvakuumpumpeneinheit 19 in Verbindung ist, wie Fig. 31 zeigt.

Die Wirbelvakuumpumpeneinheit 19 umfaßt acht Rotorscheiben 19a, von denen jede in ihrem äußeren Bereich mit radialen Ausnehmungen 19b versehen ist, sowie Statoren 19c mit je einem Durchlaß 19d, der den äußeren Bereich der entsprechenden Rotorscheibe 19a aufnimmt.

Die Arbeitsweise dieser zusammengesetzten Vakuumpumpe wird im folgenden beschrieben.

In einer ersten Arbeitsstufe strömt ein Gas, das durch die Einlaßöffnung 9 in das Gehäuse 1 gesaugt wird, während der Rotor 14 mit einer hohen Rotationsgeschwindigkeit durch einen Motor 17 gedreht wird, in Wirbelströmung und wird zuerst durch die Wirbelvakuumpumpeneinheit 19 komprimiert und gepumpt, bis das Gas bis zu einem Druck von etwa 1 kPa komprimiert ist. In dieser Arbeitsstufe strömt das Gas nur durch die Strömungsdurchlässe 7 der Vakuumpumpeneinheit 13 mit peripherer Ausnehmung. Nachdem der Druck einen Wert in einem Druckbereich erreicht hat, der dem Strömungsmodus­ bereich von molekularem Strömungsmodus bis zu viskosem Strömungsmodus entspricht, trifft das Gas auf die Oberflächen der Abstufungen 4 auf, welche in dem äußeren Bereich der Rotorscheiben 3, die mit der höchsten Ober­ flächengeschwindigkeit rotieren, gebildet sind. Daraufhin wird durch eine molekulare Widerstandswirkung, die auf der Reibung zwischen den Gas­ molekülen beruht, bewirkt, daß das Gas nacheinander durch die Strömungsdurchlässe 7 und die Verbindungsdurchlässe 11 strömt, wie durch einen Pfeil in Fig. 30 angedeutet, und durch die Zwischenauslaßöffnung 20 bei einem Druck von über 1 kPa zu der Wirbelvakuumpumpeneinheit 19 geführt wird. Danach wird das Gas von den acht Stufen der Wirbelvakuumpumpeneinheit 19 zu Atmosphärendruck komprimiert und gepumpt und durch die Auslaßöffnung 10 abgeführt.

Da die Funktionsteile der zusammengesetzten Vakuumpumpe zum Komprimieren und Abführen des Gases keine Teile aufweisen, die in Gleitkontakt stehen, benötigen sie kein Pumpen- oder Schmieröl. Dementsprechend kann mit der zusammengesetzten Vakuumpumpe auf einfache Weise ein sauberes und trockenes Vakuum hergestellt werden, wobei keine gefährlichen Gase entstehen.

Ein zu der Auslaßöffnung 10 führender Durchlaß kann mit einem rohrförmigen Diffusor 21 ausgekleidet sein, der aus einem porösen Material, wie z. B. Schwamm, besteht und das während des Betriebs durch die zusammengesetzte Vakuumpumpe erzeugte Geräusch dämpft.

Versuche haben ergeben, daß die zusammengesetzte Vakuumpumpe gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel, welche einen kompakten und gewichtsmäßig leichten Aufbau von 300 mm Außendurchmesser, 650 mm Höhe und etwa 90 kg Gewicht hat, es ermöglicht, den Druck eines Systems auf einen Enddruck von 1 Pa oder darunter zu reduzieren und bei einer Pumpgeschwindigkeit von 100 m³/h oder darüber in dem Einlaßdruckbereich von 3 bis 60 Pa zu arbeiten. Die zusammengesetzte Vakuumpumpe mit dieser Leistung kann daher sehr wirksam bei einem Vakuumgerät für das Halbleiterherstellungs­ verfahren eingesetzt werden.

Da der gemeinsame Rotor 14 sowohl mit den Rotorscheiben 3 der Vakuum­ pumpeneinheit 13 als auch mit den Rotorscheiben 19a der Wirbelvakuum­ pumpeneinheit 19 versehen ist, kann darüber hinaus das dynamische Gleich­ gewicht des Rotors 14 auf einfache Weise eingestellt werden, und der Rotor 14 rotiert mit der geringsten Vibration. Da sich die Auslaßöffnung 10 in der Nähe der Wirbelvakuumpumpeneinheit 19 befindet, welche die Rotorscheiben 19a enthält, die radiale Ausnehmungen 19b aufweisen und bei einer hohen Rotationsgeschwindigkeit rotieren, ist die Gaspulsation des abgeführten Gases gering, und es wird kaum Lärm erzeugt. Sollten schließlich während des Betriebs einige feste Teilchen in die zusammengesetzte Vakuumpumpe gesaugt werden oder sollten feste Teilchen in der zusammengesetzten Vakuumpumpe erzeugt werden, so werden diese radial nach außen geschleudert und von der zusammengesetzten Vakuumpumpe zusammen mit dem Gas abgeführt.

Obwohl die zusammengesetzte Vakuumpumpe gemäß dem siebten Ausführungs­ beispiel mit der Vakuumpumpeneinheit 13 mit peripherer Ausnehmung versehen ist, welche drei Rotorscheiben 3 aufweist, kann die Anzahl der Rotorscheiben 3 abhängig von dem erforderlichen Druckverhältnis frei variiert werden.

In der Vakuumpumpeneinheit 13 mit peripherer Ausnehmung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel kann der Abstand b zwischen den Oberflächen der Rotorscheiben 3 und den entsprechenden Oberflächen der Statoren 5 in den Strömungsdurchlässen 7 allmählich von den Anfangsenden zu den Abschlußenden der Strömungsdurchlässe 7 wie beim zweiten Ausführungsbeispiel abnehmen. Die Dicke der äußeren Bereiche der die Abstufungen 4 aufweisenden Rotorscheiben kann allmählich zum Umfang hin abnehmen, und die Breite der ringförmigen Ausnehmung 6 kann zu ihrem Abschluß hin allmählich abnehmen, so daß der Abstand b zwischen den Abstufungen 4 und den entsprechenden Seitenflächen der ringförmigen Ausnehmung 6 in jeder radialen Position auf den Abstufungen 4 wie beim dritten Ausführungsbeispiel gleich ist. Außerdem können die Einlaßöffnung 9 und die Auslaßöffnung 10 an einer Mehrzahl von Positionen in regelmäßigen Winkelabständen an dem Gehäuse 1 angebracht sein, und die Strömungsdurchlässe 7 können durch eine Mehrzahl von Luftstrom-Unterbrechern 8 in eine Mehrzahl von Bereichen geteilt sein, so daß das Gas in eine Mehrzahl von Bereichen der Strömungsdurchlässe 7 jeder Rotorscheibe 3 komprimiert und gepumpt wird, wie dies auch im vierten Ausführungsbeispiel der Fall ist.

In den Fig. 33 bis 35 ist eine zusammengesetzte Vakuumpumpe gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, welche ein Gehäuse 1 umfaßt, eine Turbomolekularpumpeneinheit 12, die in dem obersten Teil des Gehäuses 1 vorgesehen ist, eine Vakuumpumpeneinheit 13 mit peripherer Ausnehmung, die im mittleren Teil des Gehäuses 1 vorgesehen ist, und eine Wirbelvakuumpumpeneinheit 19, welche im untersten Teil des Gehäuses 1 vorgesehen ist. Ein gemeinsamer Rotor 14 ist integral mit drei Rotorschaufeln 12a für die Turbomolekularpumpeneinheit 12 versehen, mit drei Rotorscheiben für die Vakuumpumpeneinheit 13 mit peripherer Ausnehmung und mit acht Rotorscheiben 19a für die Wirbelvakuumpumpeneinheit 19. Die Turbomolekularpumpeneinheit 12 umfaßt die vier Rotorschaufeln 12a, welche sich radial vom Umfang des Rotors 14 erstrecken, und Statorschaufeln 12b, die sich vom inneren Umfang des Gehäuses 1 nach innen erstrecken. Die Vakuumpumpeneinheit 13 mit peripherer Ausnehmung enthält eine alternierende Anordnung der drei Rotorscheiben 3, welche sich radial vom Umfang des Rotors 14 erstrecken, und Statoren 5. Die äußeren Bereiche der Rotor­ scheiben 3 sind auf beiden Seiten in Abstufungen, ähnlich denjenigen nach dem fünften Ausführungsbeispiel, eingeschnitten, derart, daß der Abstand b zwischen den Oberflächen der Abstufungen 4 der oberen Rotorscheiben 3 und den entsprechenden Oberflächen der Statoren 5 in Strömungsdurchlässen 7 größer ist als der Abstand zwischen den Oberflächen der Abstufungen 4 der unteren Rotorscheiben 3 und den entsprechenden Oberflächen der Statoren 5 in Strömungsdurchlässen 7.

Ähnlich den Strömungsdurchlässen 7 des fünften Ausführungsbeispiels kommunizieren die Abschlußenden der Strömungsdurchlässe 7 für die Rotorscheibe 3 auf der Auslaßseite eines Luftstrom-Unterbrechers 8 mit den Anfangsenden der Strömungsdurchlässe 7 für die Rotorscheibe 3 auf der Auslaßseite eines Luftstrom-Unterbrechers 8 durch einen Verbindungsdurchlaß 11. Die Luftstrom-Unterbrecher 8 und die Verbindungsdurchlässe 11 sind in Winkelabständen angeordnet. Die Anfangsenden der Strömungsdurchlässe 7 für die oberste Rotorscheibe 3 auf der Einlaßseite des Luftstrom-Unterbrechers 8 kommuniziert mit einer ersten Zwischeneinlaßöffnung 22, welche ihrerseits mit der Turbomolekularpumpeneinheit 12 in Verbindung ist. Die Abschlußenden der Strömungsdurchlässe 7 für die unterste Rotorscheibe 3 kommunizieren mit einer zweiten Zwischeneinlaßöffnung 23, welche mit der Wirbelvakuumpumpeneinheit 19 in Verbindung ist.

Ähnlich der Wirbelvakuumpumpeneinheit des siebten Ausführungsbeispiels enthält die Wirbelvakuumpumpeneinheit 19 acht Rotorscheiben 19a, die sich vom Umfang des Rotors 14 erstrecken und jeweils radiale Ausnehmungen 19b aufweisen, sowie Statoren 19c, die Durchlässe 19d definieren. Das Abschlußende des untersten Durchlasses 19d steht mit einer Auslaßöffnung 10 in Verbindung, wie in Fig. 33 gezeigt ist.

Da der Rotor 14 integral mit den Rotorschaufeln 12a, den Rotorscheiben 3 und den Rotorscheiben 19a der Pumpeneinheiten 12, 13 und 19 versehen ist, rotiert er bei einer hohen Rotationsgeschwindigkeit mit den geringsten Vibrationen und dem geringsten Geräusch.

Die Arbeitsweise der zusammengesetzten Vakuumpumpe wird im folgenden beschrieben.

Nachdem ein Motor 17 betätigt wurde, um den Rotor 14 zur Drehung anzutreiben, strömt in einer ersten Arbeitsstufe ein Gas, welches durch die Einlaßöffnung 9 in das Gehäuse 1 gesaugt wird, in Wirbel- und Übergangsströmung, und die Gasmoleküle prallen gegen die rotierenden Rotor­ schaufeln 12a der Turbomolekularpumpeneinheit 12. Das Gas wird dann komprimiert und durch die kombinierte Tätigkeit der Rotorschaufeln 12a und der vom Gehäuse 1 vorspringenden Statorschaufeln 12b mit einem Impuls zum Abwärtsströmen gebracht, der eine Komponente aufweist, welche eine der Drehrichtung der Rotorschaufeln 12a entsprechende Richtung hat, und eine Komponente, welche eine Abwärtsrichtung parallel zur Achse des Rotors 14 hat. In der ersten Arbeitsstufe benötigt die Turbomolekularpumpeneinheit 12 eine große Beschleunigungsdrehkraft, um den Rotor 14 gegen den Windverlust, der auf das mit hoher Dichte im Rotor verbleibende Gas zurückzuführen ist, und gegen das Trägheitsmoment des Rotors 14 anzutreiben. Die Rotations­ geschwindigkeit des Rotors 14 ist gesteuert, so daß der Eingangsstrom des Motors 17 nicht zu sehr ansteigt.

Das durch die Turbomolekularpumpeneinheit 12 komprimierte und gepumpte Gas strömt durch die erste Zwischeneinlaßöffnung 22 in die Vakuumpumpeneinheit 13 mit peripherer Ausnehmung. In der Vakuumpumpeneinheit 13 mit peripherer Ausnehmung wird das Gas bei einem hohen Kompressionsverhältnis in einem Druckbereich komprimiert, welcher dem Strömungsmodus von molekularem Strömungsmodus bis zu viskosem Strömungsmodus entspricht. Dann wird aufgrund der molekularen Widerstandswirkung der Abstufungen 4 in den äußeren Bereichen der Rotorscheiben 3, welche mit einer hohen Rotations­ geschwindigkeit der Vakuumpumpeneinheit 13 mit peripherer Ausnehmung rotieren, bewirkt, daß das Gas nacheinander durch die Verbindungsdurchlässe 11 und Strömungsdurchlässe 7 der Rotorscheiben 3 strömt, wie durch den Pfeil in Fig. 34 angedeutet ist. Daraufhin strömt das Gas durch die zweite Zwischeneinlaß­ öffnung 23 in die Wirbelvakuumpumpeneinheit 19, in welcher das Gas durch die Tätigkeit der Rotorscheiben 19a komprimiert wird. Ein mögliches Druck­ verhältnis in der Arbeitsstufe der Wirbelvakuumpumpeneinheit 19 liegt im Bereich von 1,45 bis 2,0. Das Druckverhältnis einer Wirbelvakuumpumpen­ einheit mit etwa zehn Stufen beträgt etwa 70. Das Gas mit einem Einlaß­ druck im Bereich von etwa 700 Pa (5,2 Torr) zu Atmosphärendruck wird durch eine Wirbelvakuumpumpeneinheit 19 auf Atmosphärendruck komprimiert. Dementsprechend ermöglicht es eine zusammengesetzte Vakuumpumpe gemäß dem achten Ausführungsbeispiel, ein Gas von Atmosphärendruck mit einer hohen Pumpgeschwindigkeit zu pumpen und ein Ultra-Hochvakuum zu erzeugen.

Fig. 36 zeigt eine Kurve, welche das durch Versuche mit der zusammen­ gesetzten Vakuumpumpe gemäß dem achten Ausführungsbeispiel erhaltene Verhältnis zwischen Einlaßdruck und Pumpgeschwindigkeit darstellt. Bei der zusammengesetzten Vakuumpumpe des achten Ausführungsbeispiels beträgt dabei der Außendurchmesser der Rotorschaufeln 12a der Turbomolekular­ pumpeneinheit 12 200 mm; die Vakuumpumpeneinheit 13 mit peripherer Ausnehmung ist eine Drei-Stufen-Vakuumpumpe mit peripherer Ausnehmung; und der Außendurchmesser der Rotorscheiben 19a der Wirbelvakuumpumpeneinheit 19 beträgt 130 mm. Die Kurve der Fig. 36 entspricht im wesentlichen einer Kurve, welche das Verhältnis zwischen Einlaßdruck und Pumpgeschwindigkeit einer herkömmlichen zusammengesetzten Vakuumpumpe darstellt, die eine Turbomolekularpumpeneinheit, eine Schraubenpumpeneinheit und eine Wirbelvakuumpumpeneinheit, welche in der Richtung von der Einlaß­ seite zu der Auslaßseite der zusammengesetzten Vakuumpumpe angeordnet ist, sowie eine Vorvakuumpumpe, welche mit der zusammengesetzten Vakuumpumpe verbunden ist, enthält. Die zusammengesetzte Vakuumpumpe gemäß dem achten Ausführungsbeispiel ermöglicht es somit, ein Gas von Atmosphärendruck zu pumpen und ein Ultra-Hochvakuum zu erzeugen.

Die axiale Länge des Rotors 14 kann bei weitem kleiner sein als diejenige des Rotors der herkömmlichen zusammengesetzten Vakuumpumpe, weil die Vakuumpumpeneinheit 13 mit peripherer Ausnehmung eine hohe Pumpleistung hat. Da der Rotor 14 integral mit den Rotorschaufeln 12a der Turbo­ molekularpumpeneinheit 12, den Rotorscheiben 3 der Vakuumpumpeneinheit 13 mit peripherer Ausnehmung und den Rotorscheiben 19a der Wirbelvakuum­ pumpeneinheit 19 versehen ist und einen kompakten, leichten Aufbau hat, rotiert er mit nur sehr geringen Vibrationen und erfordert keine sehr präzise Verarbeitung. Die zusammengesetzte Vakuumpumpe gemäß dem achten Ausführungsbeispiel ist somit eine kompakte, gewichtsmäßig leichte Vakuum­ pumpe, die ein sauberes, trockenes Vakuum erzeugen kann. Werden der Rotor 14 und die Statoren 12b, 5 und 19c aus einer Aluminiumlegierung hergestellt und mit einem korrosionsbeständigen Material beschichtet, so ist die zu­ sammengesetzte Vakuumpumpe gegen korrodierende Gase beständig, und das Schmieröl wird nicht verunreinigt. Da alle Pumpeneinheiten der zusammen­ gesetzten Vakuumpumpe das Gas in radiale Richtungen beschleunigen und die Auslaßöffnungen an den Umfängen der Pumpeneinheiten angeordnet sind, ermöglicht die zusammengesetzte Vakuumpumpe einen gleichmäßigen Betrieb, selbst wenn feste Teilchen zusammen mit dem Gas in die zusammengesetzte Vakuumpumpe gesaugt werden oder wenn feste Teilchen durch eine chemische Reaktion entstehen, während das Gas komprimiert wird, weil die festen Teilchen durch die Auslaßöffnung nach außen abgeführt werden. Die zusammengesetzte Vakuumpumpe kann daher sehr wirksam in einem Vakuumgerät für ein Halbleiterherstellungssystem eingesetzt werden.

Die Vakuumpumpeneinheit 13 mit peripherer Ausnehmung kann abhängig von dem gewünschten Druckverhältnis mit einer optimalen Anzahl von Rotor­ scheiben 3 versehen sein.

In der Vakuumpumpeneinheit 13 mit peripherer Ausnehmung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel kann der Abstand b zwischen den Oberflächen der äußeren Umfänge der Rotorscheiben 3 und den entsprechenden Oberflächen der Statoren 5 in den Strömungsdurchlässen 7 allmählich von den Anfangsenden zu den Abschlußenden der Strömungsdurchlässe 7 hin abnehmen, wie dies im zweiten Aus­ führungsbeispiel der Fall ist. Die Dicke der äußeren Bereiche der Rotorscheiben 3 zwischen den Abstufungen 4 kann zum Umfang hin abnehmen, und die Breite der ringförmigen Ausnehmungen 6 kann zu ihrem Abschluß hin ab­ nehmen, so daß der Abstand b zwischen den Oberflächen der Abstufungen 4 und den Seitenflächen der ringförmigen Aufnehmung 6 in jeder radialen Position an den Abstufungen 4 gleich ist, wie dies auch beim dritten Ausführungsbeispiel gezeigt ist. Außerdem können die Einlaßöffnung 9 und die Auslaßöffnung 10 an einer Mehrzahl von Positionen in regelmäßigen Winkelabständen vorgesehen sein, und die Luftstrom-Unterbrecher 8 können an einer Mehrzahl von Positionen für jede Rotorscheibe 3 in regelmäßigen Abständen vorgesehen sein und die Strömungsdurchlässe 7 jeder Rotorscheibe 3 in eine Mehrzahl von Abschnitten unter­ teilen, so daß das Gas von jeder Rotorscheibe 3 in einer Mehrzahl von Abschnitten komprimiert und gepumpt wird.

Fig. 37 zeigt eine erste Abwandlung der Wirbelvakuumpumpeneinheit 19 der zusammengesetzten Vakuumpumpe gemäß dem achten Ausführungsbeispiel. Diese Wirbelvakuumpumpeneinheit besitzt Durchlässe 19d, die auf beiden Seite jeder Rotorscheibe ausgebildet sind. Der Querschnitt eines Durchlasses für die nächste Stufe beträgt 70% des Querschnitts der Durchlässe 19d, die auf beiden Seiten der vorhergehenden Rotorscheibe 19a ausgebildet sind.

Fig. 38 zeigt eine zweite Abwandlung der Wirbelvakuumpumpeneinheit 19 der zusammengesetzten Vakuumpumpe gemäß dem achten Ausführungsbeispiel. Bei dieser Wirbelvakuumpumpeneinheit wird eine Rotorscheibe 19a verwendet, die auf beiden Seiten mit Ausnehmungen 19b versehen ist, so daß die Rotorscheibe 19a als Vier-Stufen-Pumpelement dient.

Eine Kombination der Rotorscheiben gemäß der ersten und zweiten Abwandlung der Wirbelvakuumpumpeneinheit 19, wie sie in den Fig. 37 und 38 dar­ gestellt sind, ermöglicht eine Verminderung der Anzahl der Rotorscheiben der Wirbelvakuumpumpeneinheit 19, welche im wesentlichen keine Leistungs­ verminderung der Wirbelvakuumpumpeneinheit 19 zur Folge hat.

In den Fig. 39 bis 42 ist eine Vakuumpumpe gemäß einem neunten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, welche umfaßt: ein Gehäuse 1, einen Rotor, bestehend aus einer Rotorwelle 2 und einer Nabe 3a, die an der Rotorwelle 2 befestigt und integral mit zwei Rotor­ scheiben 3 versehen ist, einen Stator 5, der mit zwei ringförmigen Aus­ nehmungen versehen ist, die so ausgebildet sind, daß sie die Rotorscheiben 3 aufnehmen können, und Luftstrom-Unterbrecher 8, welche von dem Stator 5 jeweils in derselben Winkelstellung in die ringförmigen Ausnehmungen 6 vorspringen. Die Luftstrom-Unterbrecher 8 sperren die Strömungsdurchlässe 7 ab, welche auf beiden Seiten der beiden Rotorscheiben 3 ausgebildet sind. Die Anfangsenden der Strömungsdurchlässe 7 an den Rotorscheiben 3 auf der Eingangsseite der Luftstrom-Unterbrecher 8 kommunizieren mit einer Einlaßöffnung 9, und die Abschlußenden der Strömungsdurchlässe 7 an den Rotorscheiben 3 auf der Ausgangsseite der Luftstrom-Unterbrecher 8 kommunizieren mit einer Auslaßöffnung 10. Die Breite der ringförmigen Ausnehmungen 6 ist so bestimmt, daß sich die Ungleichung

Kn = λ/b ≧ 4 × 10^-3

ergibt, wobei Kn die Knudsen-Zahl ist, λ die mittlere freie Weglänge der Gasmoleküle und b der Abstand zwischen den Oberflächen der Rotorscheiben 3 und den entsprechenden Seitenflächen der ringförmigen Ausnehmungen 6 in den Strömungsdurchlässen 7 bedeuten.

Wenn die Rotorscheiben 3 von einem Motor zur Rotation in Richtung eines Pfeils A in Fig. 39 mit einer hohen Umfangsgeschwindigkeit von 0,1- bis 1,0mal der stochastischen mittleren Geschwindigkeit der Gasmoleküle angetrieben werden, treffen die Gasmoleküle auf die Oberflächen der Abstufungen 4, die in den äußeren Bereichen der Rotorscheiben 3 in den Strömungsdurchlässen 7 ausgebildet sind, auf und werden aufgrund der molekularen Widerstandswirkung, die auf der Reibung, zwischen den Molekülen beruht, transportiert. Auf diese Weise wird das Gas in den Strömungsdurchlässen 7 komprimiert und zur Strömung durch die Einlaßöffnung 9 in die Strömungsdurchlässe 7 veranlaßt, wie durch einen Pfeil B in Fig. 39 und 40 angedeutet, sowie durch die Strömungsdurchlässe 7 hindurch, was in Fig. 39 durch einen Pfeil C angedeutet ist, und schließlich wird das Gas durch die Auslaßöffnung 10, wie in Fig. 39 und 42 durch einen Pfeil D angedeutet ist, abgeführt. Die Vakuumpumpe mit peripherer Ausnehmung ermöglicht somit das Pumpen von Gas in einem Strömungsmodus im Bereich von molekularer Strömung zu viskoser Strömung. Die Fig. 43 zeigt gemessene Druckcharakteristika der Vakuumpumpe mit peripherer Ausnehmung, die bei Versuchen erhalten wurden.

In Fig. 43 ist der Einlaßdruck P₁ auf der Ordinate und der Auslaßdruck P₂ auf der Abszisse abgetragen. Eine Kurve A gibt die Kompressionscharakteristika einer Vakuumpumpe mit peripherer Ausnehmung an, wenn b = 5 mm. Auf einer Geraden R sind Einlaßdruck P₁ und ein entsprechender Auslaßdruck P₂ gleich, und somit ist das Druckverhältnis 1. Werte der Knudsen-Zahl Kn, wenn b = 5 mm, sind auf der Ordinate und der Abszisse abgetragen. Aus der Kurve A ist ersichtlich, daß das Kompressionsverhältnis etwa 14 ist, wenn P₁ ≦ 10^-1 Torr (13 Pa), und etwa 3, wenn P₁ = 1 Torr (133 Pa). Die Kompressionsleistung fällt steil ab, wenn der Wert der Knudsen-Zahl Kn auf der Einlaßseite im Bereich von 4×10^-3 bis 1×10^-3 liegt, und die Kompressionsleistung fällt weiter und das Druckverhältnis erreicht 1, wenn der Wert der Knudsen-Zahl Kn auf der Auslaßseite unterhalb der unteren Grenze des vorangegangenen Bereichs der Knudsen-Zahl Kn liegt.

In Fig. 43 gibt eine Kurve B die Kompressionsleistung der Vakuumpumpe mit peripherer Ausnehmung an, wenn b = 20 mm. In Klammern eingeschlossene Werte auf abwechselnd lang und kurz gestrichelten Linien sind Werte der Knudsen-Zahl Kn für die Kurve B. Die Pumpgeschwindigkeit bei der Kurve B beträgt etwa das Vierfache wie bei der Kurve A. Wenn der Einlaßdruck auf einen Wert ansteigt, der einen Wert der Knudsen-Zahl Kn im Bereich von 4×10^-3 bis 1×10^-3 ergibt, fällt die Kompressionsleistung steil ab. Die Kompressionsleistung fällt weiter ab und das Druckverhältnis erreicht einen Wert von 1, wenn der Wert der Knudsen-Zahl Kn unterhalb der unteren Grenze des vorangegangenen Bereichs liegt.

Wie aus Fig. 43 ersichtlich ist, wird ein Betrieb bei einem vergleichsweise hohen Druckverhältnis und einer vergleichweise hohen Pumpgeschwindigkeit durch eine Vakuumpumpe mit peripherer Ausnehmung ermöglicht, welche eine Knudsen-Zahl Kn mit einem Wert von weniger als 4×10^-3 in einem Strömungsmodusbereich von molekularer Strömung bis viskoser Strömung aufweist und mit den Rotorscheiben 3 in zwei Stufen versehen ist und Strömungsdurchlässe 7 besitzt, die gemeinsam mit der Einlaßöffnung 9 und der Auslaß­ öffnung 10 verbunden sind.

In den Fig. 44 bis 49 ist in einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Vakuumpumpe mit peripherer Ausnehmung dargestellt, welche umfaßt: ein Gehäuse 1, einen Rotor, bestehend aus einer Rotorwelle 2, einer Nabe 3a, welche an dem oberen Ende der Rotorwelle 2 angebracht ist, und drei Rotorscheiben 3, 3′ und 3′′, welche integral mit der Nabe 3a ausgebildet und aufeinanderfolgend axial angeordnet sind und Abstufungen 4 aufweisen, die durch eine Verminderung der Dicke der äußeren Bereiche der Rotorscheiben gebildet sind, sowie einen Stator 5, der mit ringförmigen Ausnehmungen 6 versehen ist, die jeweils den äußeren Bereich der Rotorscheiben 3, 3′ und 3′′ aufnehmen. Durch die äußeren Bereiche der Rotorscheiben 3, 3′ und 3′′ und die inneren Oberflächen der ringförmigen Ausnehmungen 6 des Stators werden Strömungsdurchlässe 7, 7′ und 7′′ definiert. Die Anfangsenden der Strömungsdurchlässe 7 und 7′′, d. h. die Enden auf der Seite einer Einlaßöffnung 9, an der obersten Rotorscheibe und der mittleren Rotorscheibe 3′ kommunizieren mit der Einlaßöffnung 9. Die Abschlußenden der Strömungsdurchlässe 7 und 7′, d. h. die Enden auf der Seite einer Auslaßöffnung 10, an den Rotorscheiben 3 und 3′ kommunizieren mit den Strömungsdurchlässen 7′′ an der untersten Rotorscheibe 3′′ mittels eines Verbindungsdurchlasses 11, der in einem Winkelabstand von der Einlaßöffnung 9 gebildet ist. Die Strömungsdurchlässe 7′′ an der untersten Rotorscheibe 3′′ kommunizieren mit einer Auslaßöffnung 10, die in einem Winkelabstand von dem Verbindungsdurchlaß 11 angeordnet ist. Ein Gas, das durch die Einlaßöffnung 9 in die Vakuumpumpe mit peripherer Ausnehmung gesaugt wird, wird nacheinander in den Strömungsdurchlässen 7, 7′ und 7′′ bei einem hohen Druckverhältnis komprimiert, während es nacheinander durch die Strömungsdurchlässe 7, 7′ und 7′′ strömt.

Weder beim neunten Ausführungsbeispiel noch beim zehnten Ausführungs­ beispiel sind die Strömungsdurchlässe für die beiden Eingangsrotorscheiben gemeinsam mit der Einlaßöffnung verbunden. Falls nötig, können jedoch die Strömungsdurchlässe von drei oder mehr auf einanderfolgenden Eingangsrotorscheiben gemeinsam mit der Einlaßöffnung verbunden sein, um die Pumpgeschwindigkeit der Vakuumpumpe mit peripherer Ausnehmung zu steigern.

Beim neunten oder zehnten Ausführungsbeispiel kann der Abstand b zwischen den Oberflächen des äußeren Bereichs der Rotorscheibe 3 und den entsprechenden Seitenflächen der ringförmigen Ausnehmung 6 des Stators 5 in den Strömungsdurchlässen 7 allmählich von den Anfangsenden zu den Abschlußenden der Strömungsdurchlässe 7 hin abnehmen, wie dies im zweiten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Die Dicke des äußeren Bereichs der Rotorscheibe 3, welche Abstufungen 4 aufweist, kann allmählich zum Umfang hin abnehmen, und die Breite der ringförmigen Ausnehmung kann allmählich zu ihrem Abschluß hin abnehmen, so daß der Abstand b zwischen den Oberflächen der Abstufung 4 und den entsprechenden Seitenflächen der ringförmigen Ausnehmung 6 in jeder radialen Position an den Abstufungen 4 gleich ist, wie dies beim dritten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Außerdem können die Einlaßöffnung 9 und die Auslaßöffnung 10 an einer Mehrzahl von Positionen in regelmäßigen Winkelabständen angeordnet sein, und Luftstrom-Unterbrecher 8 können an einer Mehrzahl von Positionen vorgesehen sein, wobei sie Strömungsdurchlässe 7 in eine Mehrzahl von Abschnitten unterteilen, damit das Gas in einer Mehrzahl von Abschnitten von jeder Rotorscheibe komprimiert und gepumpt wird, wie dies im vierten Ausführungsbeispiel beschrieben ist.

Die Vakuumpumpe mit peripherer Ausnehmumg gemäß dem neunten oder zehnten Ausführungsbeispiel muß nicht einzeln als Vakuumpumpe desselben Prinzips verwendet werden, sondern kann auch in Kombination mit Hoch­ vakuumpumpenelementen oder Großvakuumpumpenelementen von verschiedenen Pumpenprinzipien in einer koaxialen Anordnung eingesetzt werden, wodurch eine zusammengesetzte Vakuumpumpe entsteht. Es steigert zum Beispiel die Pumpgeschwindigkeit der Vakuumpumpeneinheit mit peripherer Ausnehmung, wenn das Prinzip der Vakuumpumpe mit peripherer Ausnehmung gemäß dem neunten oder zehnten Ausführungsbeispiel auf die Vakuumpumpen­ einheit mit peripherer Ausnehmung der zusammengesetzten Vakuumpumpe gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel, welche eine Turbomolekularpumpen­ einheit umfaßt, angewandt wird. Die Anwendung des Prinzips der Pumpe mit peripherer Ausnehmung gemäß dem neunten oder zehnten Ausführungs­ beispiel steigert somit die allgemeine Leistung der zusammengesetzten Vakuumpumpe, wenn sie eine große Leistungsfähigkeit besitzt.

Die Anwendung des Prinzips der Vakuumpumpe mit peripherer Ausnehmung gemäß dem neunten oder zehnten Ausführungsbeispiel auf die Vakuumpumpen­ einheit mit peripherer Ausnehmung der zusammengesetzten Vakuumpumpe gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel, welche eine Wirbelvakuumpumpen­ einheit umfaßt, fördert die allgemeine Leistung der zusammengesetzten Vakuumpumpe. Ferner ist es für die allgemeine Leistung der zusammen­ gesetzten Vakuumpumpe von Vorteil, das Prinzip der Vakuumpumpe mit peripherer Ausnehmung gemäß dem neunten oder zehnten Ausführungsbeispiel auf die Vakuumpumpeneinheit mit peripherer Ausnehmung der zusammen­ gesetzten Vakuumpumpe anzuwenden, welche die Turbomolekularpumpeneinheit und die Wirbelvakuumpumpeneinheit umfaßt.

Es wird noch einmal betont, daß die Ausnehmungen wenigstens auf zweierlei Weise realisiert werden können. Bei der ersten Realisierung setzt sich die Rotorscheibe 3 gewissermaßen verjüngt nach außen fort, wobei zwischen dem dickeren Teil der Rotorscheibe und dem dünneren Teil eine Abstufung vorgesehen ist. Der Stator besitzt hierbei eine Ausnehmung, welche die Rotorscheibe 3 auch dann aufnehmen könnte, wenn sie bis an ihr Ende dick wäre. Die zweite Realisierung betrifft eine Umkehrung des vorstehenden Gedankens. Hierbei bleibt die Rotorscheibe 3 bis an ihr Ende gleichmäßig dick, und nur der Stator 5 weist eine Nut auf, die zunächst etwa die Dicke der Rotorscheibe 3 hat und sich dann nach außen hin erweitert. Diese letzterwähnte Umkehrung ist in den Figuren nicht im Detail dargestellt.

Die Knudsen-Zahl Kn = λ/d dient u. a. zur Unterscheidung zwischen freier Molekularströmung und gasdynamischer Strömung, wobei λ die mittlere freie Weglänge im Gas und d eine charakteristische Länge der Gasströmung, zum Beispiel der Durchmesser eines Strömungskanals, einer Rohrleitung oder Düse ist. Bei K <0,5 gelten die Gesetze der freien Molekularströmung, während für K <0,01 die Gesetze der gasdynamischen Strömung gelten. Die Knudsen- Zahl Kn ist also ein Kriterium dafür, ob eine Strömung viskos oder molekular ist. Die molekulare Strömung oder Knudsen-Strömung tritt auf, wenn die mittlere freie Weglänge in die Größenordnung der Querschnitts­ abmessungen kommt. Bei dieser Strömungsart treten die Gasteilchen bevorzugt mit den Wänden des Verbindungselements in Wechselwirkung.

Claims (14)

1. Vakuumpumpe mit einem eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung aufweisenden Gehäuse, wobei in dem Gehäuse ein Rotor mit einer Rotorwelle und einer Rotorscheibe und ein Stator mit einer ringförmigen, die Enden der Rotorscheibe aufnehmenden Ausnehmung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober- und Unterseite der Rotorscheibe (3) Abstufungen (4) aufweisen, so daß die Rotorscheibe (3) im auf die Rotorwelle (2) bezogenen äußeren Bereich dünner als im inneren Bereich ist, und daß die Rotorscheibe (3) in eine ringförmige Ausnehmung (6) des Stators (5) eingreift, wobei zwischen dem dünneren Bereich der Rotorscheibe (3) und dem Stator (5) Strömungsdurchlässe (7) gebildet werden.

2. Vakuumpumpe mit einem eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung aufweisenden Gehäuse, wobei in dem Gehäuse ein Rotor mit einer Rotorwelle und einer Rotorscheibe und ein Stator mit einer ringförmigen, die Enden der Rotorscheibe aufnehmenden Ausnehmung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorscheibe (3) über ihre ganze radiale Erstreckung gleiche Stärke besitzt und daß die ringförmige Ausnehmung (6) des Stators (5) im auf die Rotorwelle (2) bezogenen äußeren Bereich breiter ist als im inneren Bereich, wobei zwischen dem äußeren Bereich der Rotorscheibe (3) und dem äußeren Bereich des Stators (5) Strömungsdurchlässe (7) gebildet sind.

3. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich Luftstrom- Unterbrecher (8) vom Stator (5) zu den Strömungsdurchlässen (7) erstrecken, wobei die Anfangsenden (B) der Strömungsdurchlässe (7) für die Rotorscheibe (3) auf der Einlaßseite der Luftstrom-Unterbrecher (8) mit der Einlaßöffnung (9) in Verbindung stehen, während die Abschlußenden (D) der Strömungsdurchlässe (7) für die Rotorscheibe (3) auf der Auslaßseite der Luftstrom-Unterbrecher (8) mit der Auslaßöffnung (10) kommunizieren.

4. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (1) eine Nabe (3a) mit mehreren Rotorscheiben (3) und ein Stator (5) mit mehreren ringförmigen, die Enden der Rotorscheiben aufnehmenden Ausnehmungen vorgesehen sind.

5. Vakuumpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußenden der Strömungsdurchlässe (7) auf der Auslaßseite des Luftstrom-Unterbrechers (8) für die in Ansaugrichtung obere Rotorscheibe der beiden benachbarten Rotorscheiben und die Anfansenden der Strömungsdurchlässe (7) auf der Einlaßseite des Luftstrom-Unterbrechers (8) für die in Strömungsrichtung untere Rotorscheibe durch einen Verbindungsdurchlaß miteinander kommunizieren, wobei die Anfangsenden der Strömungsdurchlässe auf der Einlaßseite des Luftstrom-Unterbrechers (8) für die oberste Rotorscheibe mit der Einlaßöffnung in Verbindung stehen und die Abschlußenden der Strömungsdurchlässe auf der Auslaßseite des Luftstrom-Unterbrechers (8) für die bezüglich der Strömungsrichtung des Gases unterste Rotorscheibe mit der Auslaßöffnung kommunizieren.

6. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (b) zwischen den Oberflächen des äußeren Bereichs einer Rotorscheibe (3) mit den entsprechenden inneren Oberflächen der ringförmigen Ausnehmung (6) des Stators (5) von den Anfangsenden zu den Abschlußenden der Strömungsdurchlässe (7) hin allmählich abnimmt.

7. Vakuumpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Knudsen- Zahl Kn nicht kleiner als 4×10^-3 ist, wobei in der Knudsen-Zahl Kn = λ/b die Größe λ die mittlere freie Weglänge der Gasmoleküle bei Betriebsdruck und b der Abstand zwischen den Oberflächen des äußeren Bereichs einer Rotorscheibe (3) und den entsprechenden Seitenflächen der ringförmigen Ausnehmung (6) des Stators (5) in den Strömungsdurchlässen (7) ist, wobei die Anfangsenden der Strömungsdurchlässe (7) für zwei oder mehr bezüglich der Strömungsrichtung des Gases obersten Rotorscheibe gemeinsam mit der Einlaßöffnung verbunden sind.

8. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Turbomolekularpumpeneinheit (12) in einem bezüglich der Strömungsrichtung des Gases oberen Abschnitt des Gehäuses (1) angeordnet ist und daß eine Vakuumpumpeneinheit (13) mit peripherer Ausnehmung (6) in einem bezüglich der Strömungsrichtung des Gases unteren Abschnitt des Gehäuses (1) angeordnet ist.

9. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vakuumpumpeneinheit (13) mit peripherer Ausnehmung (6) in einem bezüglich der Strömungsrichtung des Gases oberen Abschnitt des Gehäuses (1) angeordnet ist und daß eine Wirbelvakuumpumpeneinheit (19) in einem bezüglich der Strömungsrichtung des Gases unteren Abschnitt des Gehäuses (1) angeordnet ist.

10. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Turbomolekularpumpeneinheit (12) in dem bezüglich der Strömungsrichtung des Gases obersten Bereich des Gehäuses (1) angeordnet ist, daß eine Vakuumpumpeneinheit (13) mit peripherer Ausnehmung im mittleren Bereich des Gehäuses (1) angeordnet ist und daß eine Wirbelvakuumpumpeneinheit (19) in dem bezüglich der Strömungsrichtung des Gases unteren Bereich des Gehäuses (1) angeordnet ist.

11. Vakuumpumpe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftstrom-Unterbrecher (8) Wandungen sind und daß zwei Luftstrom-Unterbrecher (8) mit einer Auslaßöffnung (10) kommunizieren.

12. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des äußeren Bereichs der Rotorscheibe (3) zur Peripherie hin allmählich abnimmt und daß die Breite der ringförmigen Ausnehmung (6) radial nach außen hin abnimmt, so daß die Breite B der Strömungsdurchlässe (7) an jeder Stelle des äußeren Bereichs der Rotorscheibe (3) bezüglich der radialen Richtung gleich ist.

13. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei oder mehr Paare von Luftstrom-Unterbrechern (8) vorgesehen sind, welche die Strömungsdurchlässe (7) in drei oder mehr Abschnitte unterteilen.

14. Vakuumpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß drei Paare Luftstrom-Unterbrecher (8) in Winkelabständen in den Strömungsdurchlässen (7, 7′ 7′′) für drei Rotorscheiben (3, 3′, 3′′) angeordnet sind und daß Verbindungsdurchlässe (11) in Winkelabständen zwischen benachbarten Strömungsdurchlässen (7, 7′, 7′′) für benachbarte Rotorscheiben (3, 3′, 3′′) vorgesehen sind.