DE602004008089T2 - Vakuumpumpe - Google Patents

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    • F04D19/02Multi-stage pumps
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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vakuumpumpe und insbesondere auf eine Verbundvakuumpumpe mit mehrfachen Anschlüssen, die zum differentiellen Auspumpen mehrfacher Kammern geeignet ist.
  • Bei einem differentiell ausgepumpten Massenspektrometersystem werden eine Probe und ein Trägergas in einen Massenanalysator zur Analyse eingeleitet. Ein solches Beispiel ist in 1 angegeben. Mit Bezug auf 1 existiert in einem solchen System eine Hochvakuumkammer 10, auf welche unmittelbar eine erste und eine zweite evakuierte Schleusenkammer 12, 14 folgen. Die erste Schleusenkammer 12 ist die Höchstdruckkammer in dem evakuierten Spektrometersystem und kann eine Öffnung oder Kapillare, durch welche Ionen von einer Ionenquelle in die erste Schleusenkammer 12 gesaugt werden, und eine Ionenoptik zum Führen von Ionen aus der Ionenquelle in die zweite Schleusenkammer 14 enthalten. Die zweite, mittlere Kammer 14 kann eine zusätzliche Ionenoptik zum Führen von Ionen aus der ersten Schleusenkammer 12 in die Hochvakuumkammer 10 enthalten. In diesem Beispiel befindet sich die erste Schleusenkammer auf einem Druck von etwa 1 mbar, die zweite Schleusenkammer auf einem Druck von etwa 10–3 mbar, und die Hochvakuumkammer auf einem Druck von etwa 10–5 mbar.
  • Die Hochvakuumkammer 10 und die zweite Schleusenkammer 14 können mittels einer Verbundvakuumpumpe 16 evakuiert werden. Bei diesem Beispiel hat die Vakuumpumpe 2 Pumpenabschnitte in Form von zwei Gruppen 18, 20 von Turbomolekularstufen, und einen dritten Pumpenabschnitt in Form eines Holweck-Pumpenmechanismus 22; stattdessen könnte eine alternative Form eines Pumpenmechanismus wie beispielsweise ein Siegbahn- oder Gaede-Mechanismus verwendet werden. Jede Gruppe 18, 20 von Turbomolekularstufen umfasst eine Anzahl (in 1 sind drei gezeigt, obwohl irgendeine geeignete Anzahl vorgesehen sein könnte) von Rotorschaufelpaaren 19a, 21a und Statorschaufelpaaren 19b, 21b von bekannter abgewinkelter Konstruktion. Der Holweck-Mechanismus 22 umfaßt eine Anzahl (in 1 sind zwei dargestellt, obwohl irgendeine geeignete Anzahl vorgesehen sein könnte) von umlaufenden Zylindern 23a und entsprechenden ringförmigen Statoren 23b und schraubenlinienförmigen Kanälen in einer an sich bekannten Weise.
  • Bei diesem Beispiel ist ein erster Pumpeneinlaß 24 mit der Hochvakuumkammer 10 verbunden, durch den Einlaß 24 gepumptes Strömungsmittel gelangt durch beide Gruppen 18, 20 von Turbomolekularstufen der Reihe nach und durch den Holweck-Mechanismus 22 und tritt durch einen Auslaß 30 aus der Pumpe aus. Ein zweiter Pumpeneinlaß 26 ist mit der zweiten Schleusenkammer 14 verbunden, und durch den Einlaß 26 gepumptes Strömungsmittel gelangt durch die Gruppe 20 von Turbomolekularstufen und den Holweck-Mechanismus 22 und tritt durch den Auslaß 30 aus der Pumpe aus. Bei diesem Beispiel ist die erste Schleusenkammer mit einer Vorpumpe 32 verbunden, die ebenfalls Strömungsmittel aus dem Auslaß 30 der Verbundvakuumpumpe 16 pumpt. Während Strömungsmittel, das in jeden Pumpeneinlaß eintritt, durch eine entsprechend unterschiedliche Anzahl von Stufen hindurchtritt, bevor es aus der Pumpe austritt, ist die Pumpe 16 in der Lage, die erforderlichen Vakuumpegel in den Kammern 10, 14 zu schaffen.
  • Um die Systemleistung zu steigern, ist es wünschenswert, die Massenströmungsrate der Probe und des Trägergases aus der Quelle in die Hochvakuumkammer 10 zu erhöhen, während der gewünschte Druck in der zweiten Schleusenkammer 14 aufrecht erhalten wird. Für die in 1 dargestellte Pumpe könnte dies durch Steigerung der Kapazität der Verbundvakuumpumpe 16 durch Vergrößern des Durchmessers der Rotoren 21a und Statoren 21b der Gruppe 20 erreicht werden. Beispielsweise wäre es zum Verdoppeln der Kapazität der Pumpe 16 notwendig, den Querschnitt der Rotoren 21a und der Statoren 21b in seiner Größe zu verdoppeln. Zusätzlich zur Vergrößerung der Gesamtgröße der Pumpe 16 und folglich der Gesamtgröße des Massenspekrometersystems wäre die Pumpe 16 schwieriger anzutreiben im Hinblick auf die vergrößerte Masse, die wegen der größeren Rotoren und Statoren der Gruppe 20 auf die Antriebswelle wirkt.
  • Die EP 0 603 694 beschreibt eine Verbundvakuumpumpe, die einen ersten und einen zweiten Pumpenabschnitt, die jeweils Turbomolekularpumpenstufen aufweisen, und einen dritten Pumpenabschnitt in Form eines Holweck-Pumpenmechanismus umfasst. Die Pumpe hat einen ersten Einlaß, durch welchen Gas in die Pumpe eintritt und durch den ersten bis dritten Pumpenabschnitt nacheinander hindurchtritt, und einen zweiten Einlaß, durch welchen Gas in die Pumpe eintritt und nacheinander durch den zweiten und den dritten Pumpenabschnitt hindurchtritt.
  • Die DE 1 950 328 beschreibt eine Vakuumpumpe, die einen ersten und einen zweiten Pumpenabschnitt, die jeweils Turobmolekularpumpenstufen aufweisen, und einen dritten Pumpenabschnitt in Form eines Holweck-Pumpenmechanismus umfasst. Die Pumpe hat einen ersten Einlaß, durch welchen Gas in die Pumpe eintritt und durch den ersten bis drit ten Pumpenabschnitt nacheinander hindurchtritt, und einen zweiten Einlaß, durch welchen Gas in die Pumpe eintritt und nacheinander durch den zweiten und den dritten Pumpenabschnitt hindurchtritt.
  • Die DE 1 950 328 beschreibt eine Vakuumpumpe, die einen ersten und einen zweiten Pumpenabschnitt umfasst, die jeweils Turbomolekularpumpenstufen aufweisen, und einen Strömungsmitteleinlaß aufweist, durch welchen Gas in die Pumpe eintritt und in einen ersten Strom, der durch den ersten Pumpenabschnitt hindurchgelangt, und einen zweiten Strom aufgeteilt wird, der durch den zweiten Pumpenabschnitt hindurchgelangt. Die aus diesen Pumpenabschnitten ausgestoßenen Ströme werden am Pumpenauslaß kombiniert. Es ist ein Ziel mindestens der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, eine differentiell pumpende Mehranschluß-Verbundvakuumpumpe zu schaffen, welche die Massenströmungsrate in einem differentiell gepumpten Vakuumsystem steigern lässt, insbesondere wo dies ohne wesentliche Vergrößerung der Pumpengröße verlangt wird.
  • Nach einem ersten Aspekt beinhaltet die vorliegende Erfindung eine Vakuumpumpe, die einen ersten Pumpenabschnitt, einen ersten Pumpeneinlaß, durch welchen Strömungsmittel in die Pumpe eintreten und durch den ersten Pumpenabschnitt in Richtung zu einem Pumpenauslaß gelangen kann, einen zweiten und einen dritten Pumpenabschnitt, in einem zweiten Pumpeneinlaß, durch welches Strömungsmittel in die Pumpe eintreten kann, wobei der zweite und der dritte Pumpenabschnitt so angeordnet sind, dass durch den zweiten Einlaß in die Pumpe eintretendes Strömungsmittel in einen ersten Strom, der durch den zweiten Pumpenabschnitt in Richtung zum Pumpenauslaß gelangt, und einen zweiten Strom aufgeteilt wird, der durch den dritten Pumpenabschnitt weg vom Pumpenauslaß gelangt, mittel zum Fördern von Strömungsmittel, das durch den dritten Pumpenabschnitt gelangt, in Richtung zum Auslaß, und mindestens einen zusätzlichen Pumpenabschnitt stromab des ersten, des zweiten und des dritten Pumpenabschnitts zur Aufnahme von Strömungsmittel daraus und zum Ausstoßen des Strömungsmittels in Richtung zum Auslaß aufweist.
  • Durch effektives Ersetzen des zweiten Pumpenabschnitts 20 der bekannten Pumpe durch zwei Pumpenabschnitte, nämlich einen auf jeder Seite des zweiten Einlasses und mit im wesentlichen umgekehrten Schaufelwinkeln, kann durch den zweiten Einlaß in die Pumpe eintretendes Strömungsmittel in zwei in verschiedene Richtungen strömende Ströme auf geteilt werden. Ein Strom gelangt durch den zweiten Abschnitt in Richtung zum Auslaß, während der andere Strom durch den dritten Abschnitt vom Auslaß weg (und daher gegen die gewöhnliche Strömungsrichtung) zu Fördermitteln gelangt, welche diesen Strom in Richtung zum Auslaß fördern. Dies kann es beispielsweise ermöglichen, die Massenströmungsrate am zweiten Einlaß, wo es notwendig ist, im Vergleich zu der im Vergleich 1 dargestellten Pumpe bei einer Vergrößerung der Pumpengröße/Länge von nur etwa 25 bis 30% effektiv zu verdoppeln.
  • Das Minimieren der Vergrößerung der Pumpengröße/Länge bei Steigerung der Systemleistung, wo es erforderlich ist, kann die Pumpe besonders geeignet zur Verwendung als Verbundpumpe zur Benutzung beim differentiellen Auspumpen mehrerer Kammern beispielsweise eines Bankaufsatz-Massenspektrometersystems geeignet machen, wo eine größere Massenströmungsrate beispielsweise der mittleren Kammer zur Steigerung der Strömungsrate in den Analysator bei einer minimalen Vergrößerung der Pumpengröße gefordert ist.
  • Bei einer Anordnung sind die Fördermittel so angeordnet, dass sie durch den dritten Pumpenabschnitt gelangendes Strömungsmittel zu einer Stelle zwischen dem zweiten Pumpenabschnitt und dem genannten mindestens einen zusätzlichen Pumpenabschnitt befördern. Daher kann durch den zweiten Pumpenabschnitt gelangendes Strömungsmittel mit dem durch den dritten Pumpenabschnitt gelangenden Strömungsmittel stromauf des Auslasses kombiniert werden. Dies kann es ermöglichen, das durch den dritten Pumpenabschnitt gelangede Strömungsmittel entgegen der üblichen Strömungsrichtung an eine ähnliche Vakuumstelle die das durch den Zwischenpumpenabschnitt 20 der in 1 dargestellten Pumpe anzuschließen.
  • Bei den bevorzugten Ausführungsformen sind der zweite und der dritte Pumpenabschnitt zwischen dem ersten Pumpenabschnitt und dem genannten mindestens einen zusätzlichen Pumpenabschnitt angeordnet. Bei solchen Ausführungsformen würden die oben erwähnten Fördermittel zusätzlich Strömungsmittel, das durch den ersten Pumpenabschnitt gelangt, zu einer Stelle zwischen dem zweiten Pumpenabschnitt und dem mindestens einen zusätzlichen Pumpenabschnitt fördern.
  • Bei einer alternativen Anordnung der Fördermittel umfassen die Fördermittel eine erste Leitung zum Fördern von durch den ersten Pumpenabschnitt gelangendem Strömungsmittel zu einer Stelle zwischen dem zweiten und dem dritten Pumpenabschnitt, und eine zweite Leitung zum Fördern von durch den dritten Pumpenabschnitt gelangendem Strömungsmittel zu einer Stelle zwischen dem zweiten Pumpenabschnitt und dem mindestens einen zusätzlichen Pumpenabschnitt. Dies kann es auch ermöglichen, durch den ersten Pumpenabschnitt gelangendes Strömungsmittel an eine ähnliche Vakuumstelle wie das durch den Pumpenabschnitt 18 in der in 1 dargestellten Pumpe anzuschließen. Vorzugsweise enthält die Pumpe Leitmittel zum Leiten von durch den ersten Pumpenabschnitt und den dritten Pumpenabschnitt gelangendem Strömungsmittel in die jeweilige genannte Leitung.
  • Jeder der Pumpenabschnitte ist vorzugsweise ein trockener Pumpenabschnitt. Der genannte mindestens eine zusätzliche Pumpenabschnitt umfasst vorzugsweise mindestens eine Molekularpumpenstufe, wie beispielsweise eine Holweck-Stufe, und/oder eine regenerative Pumpenstufe stromab des ersten bis dritten Pumpenabschnitts zur Aufnahme von Strömungsmittel daraus und zum Ausstoßen von Strömungsmittel in Richtung zum Auslaß. Vorzugsweise fassen der erste bis dritte Pumpenabschnitt jeweils eine Gruppe von Turbomolekularstufen. Vorzugsweise umfasst jeder dieser Pumpenabschnitte mindestens drei Turbomolekularstufen. Der zweite und der dritte Pumpenabschnitt können eine gleiche Anzahl von Stufen enthalten, oder alternativ kann der zweite Pumpenabschnitt eine größere Anzahl von Stufen als der dritte Pumpenabschnitt aufweisen, um irgendwelche Leitungsverluste in den Leitungsmitteln zu überwinden. Der erste Pumpenabschnitt kann von einer anderen Größe/Durchmesser als der zweite und der dritte Pumpenabschnitt sein. Dies kann selektive Pumpenleistung bieten.
  • Die Pumpe weist vorzugsweise eine Antriebswelle auf, auf welcher mindestens ein Rotorelement für jeden der verschiedenen Pumpenabschnitte montiert ist. Die Rotorelemente für mindestens einige der Turbomolekularstufen können auf einem gemeinsamen, auf der Antriebswelle montierten Laufrad angeordnet sein. Die Molekularpumpenstufe kann eine Holweck-Stufe umfassen, die mindestens einen umlaufenden Zylinder aufweist, der mit den Rotorelementen der Turbomolekularstufen drehbeweglich montiert ist. Der Zylinder kann auf einer auf der Antriebswelle sitzenden Scheibe montiert sein, die vorzugsweise einstückig mit dem Laufrad ist.
  • Die Erfindung beinhaltet auch ein differentiell gepumptes Vakuumsystem mit zwei Kammern und einer Pumpe, wie vorstehend erwähnt, zum Evakuieren jeder der Kammern. Dieses System kann ein Massenspektrometersystem, ein Beschichtungssystem, oder eine andere Form eines Systems mit einer Mehrzahl von differentiell ausgepumpten Kammern sein.
  • Bevorzugte Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun lediglich beispielshalber unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen zeigt:
  • 1 einen vereinfachten Schnitt durch eine bekannte Mehranschluß-Vakuumpumpe, die zum Evakuieren eines differentiell ausgepumpten Massenspektrometersystems geeignet ist,
  • 2 einen vereinfachten Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer Mehranschluß-Vakuumpumpe, die zum Evakuieren des differentiell ausgepumpten Massenspektrometersystems nach 1 geeignet ist,
  • 3 einen vereinfachten Schnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Mehranschluß-Vakuumpumpe, die zum Evakuieren des differentiell ausgepumpten Massenspektrometersystems nach 1 geeignet ist, und
  • 4 einen vereinfachten Schnitt durch eine dritte Ausführungsform einer Mehranschluß-Vakuumpumpe, die zum Evakuieren des differentiell ausgepumpten Massenspektrometersystems nach 1 geeignet ist.
  • Gemäß 2 umfaßt eine erste Ausführungsform einer Vakuumpumpe 100, die zum Evakuieren mindestens der Hochvakuumkammer 10 und der Zwischenkammer 14 des oben mit Bezug auf 1 beschriebenen, differentiell ausgepumpten Massenspektrometersystems geeignet ist, ein mehrteiliges Gehäuse 102, in welchem eine Welle 104 montiert ist. Die Drehung der Welle wird durch einen Motor (nicht dargestellt) bewirkt, beispielsweise eines bürstenlosen Gleichstrommotors, der um die Welle 104 herum positioniert ist. Die Welle 104 ist in entgegengesetzten Lagern (nicht dargestellt) gelagert. Beispielsweise kann die Antriebswelle 104 durch ein Hybrid-Permanentmagnetlager- und ölgeschmiertes Lagersystem gelagert sein.
  • Die Pumpe weist mindestens vier Pumpenabschnitte 106, 108, 110 und 112 auf. Der erste Pumpenabschnitt 106 umfaßt eine Gruppe von Turbomolekularstufen. In der in 2 gezeigten Ausführungsform umfasst die Gruppe von Turbomolekularstufen 106 vier Rotorblätter und drei Statorblätter bekannter abgewinkelter Konstruktion. Ein Rotorblatt ist bei 107a angedeutet, und ein Statorblatt ist bei 107b angedeutet. Bei diesem Beispiel sind die Rotorblätter 107a auf der Antriebswelle 104 montiert.
  • Der zweite Pumpenabschnitt 108 ist ähnlich dem ersten Pumpenabschnitt 106 und weist ebenfalls eine Gruppe von Turbomolekularstufen auf. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform umfasst die Gruppe von Turbomolekularstufen 108 ebenfalls vier Rotorblätter und drei Statorblätter bekannter abgewinkelter Konstruktion. Ein Rotorblatt ist bei 109a angedeutet, und ein Statorblatt ist bei 109b angedeutet. Bei diesem Beispiel sind die Rotorblätter 109a ebenfalls auf der Antriebswelle 104 montiert.
  • Der dritte Pumpenabschnitt 110 umfaßt ebenfalls eine Gruppe von Turbomolekularstufen, wobei die Blattwinkel mit Bezug auf diejenigen des zweiten Pumpenabschnitts 108 im wesentlichen umgekehrt sind. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform enthält der dritte Pumpenabschnitt 110 die gleiche Anzahl von Stufen wie der zweite Pumpenabschnitt 108, d. h. die Gruppe von Turbomolekularstufen 110 umfaßt ebenfalls vier Rotorblätter und drei Statorblätter bekannter abgewinkelter Konstruktion. Ein Rotorblatt ist bei 111a angedeutet, und ein Statorblatt ist bei 111b angedeutet. Bei diesem Beispiel sind die Rotorblätter 111a ebenfalls auf der Antriebswelle 4 montiert.
  • Wie in 2 gezeigt ist, ist stromab des ersten bis dritten Pumpenabschnitts ein vierter Pumpenabschnitt 112 in Form eines Holweck- oder einer anderen Art von Pumpenmechanismus angeordnet. Bei dieser Ausführungsform umfasst der Holweck-Mechanismus zwei umlaufende Zylinder 113a, 113b, und entsprechende ringförmige Statoren 114a, 114b mit schraubenlinienförmigen Kanälen, die darin in an sich bekannter Weise gebildet sind. Die umlaufenden Zylinder 113a, 113b sind vorzugsweise aus einem Kohlenfasermaterial hergestellt und auf einer Scheibe 115 montiert, die auf der Antriebswelle 104 sitzt. Bei diesem Beispiel ist die Scheibe 115 ebenfalls auf der Antriebswelle 104 montiert. Stromab des Holweck-Mechanismus 112 befindet sich ein Pumpenauslaß 116.
  • Wie in 2 dargestellt, hat die Pumpe 100 zwei Einlässe; obwohl nur zwei Einlässe bei dieser Ausführungsform benutzt werden, kann die Pumpe drei oder mehr Einlässe haben, die selektiv geöffnet und geschlossen werden können und beispielsweise innere Leitbleche zum Leiten verschiedener Ströme zu jeweiligen Teilen eines Mechanismus haben können. Beispielsweise kann ein Einlaß zwischen dem zweiten Pumpenabschnitt 108 und dem vierten Pumpenabschnitt 112 angeordnet sein.
  • Bei dieser Ausführungsform ist ein erster Einlaß 120 für niedrigen Strömungsmitteldruck stromab sämtlicher Pumpenabschnitte angeordnet. Ein zweiter Hochdruckströmungsmitteleinlaß 122 ist zwischen dem zweiten Pumpenabschnitt 108 und dem dritten Pumpenabschnitt 110 angeordnet. Eine Leitung 126 weist einen Einlaß 128 auf, der zwischen dem ersten Pumpenabschnitt 106 und dem dritten Pumpenabschnitt 110 gelegen ist, und einen Auslaß 130 auf, der zwischen dem zweiten Pumpenabschnitt 108 und dem vierten Pumpenabschnitt 112 gelegen ist.
  • Im Gebrauch ist jeder Einlaß an eine entsprechende Kammer des differentiell ausgepumpten Massenspektrometersystems angeschlossen. Durch den ersten Einlaß 120 aus der Niederdruckkammer 10 strömendes Strömungsmittel gelangt durch den Pumpenabschnitt 106, tritt am Leitungseinlaß 128 in die Leitung 126 ein, gelangt durch den Leitungsauslaß 130 aus der Leitung 126 heraus, gelangt durch den vierten Pumpenabschnitt 112, und verlässt die Pumpe 100 durch den Pumpenauslaß 116. Durch den zweiten Einlaß 122 aus der Mitteldruckkammer 14 gelangendes Strömungsmittel tritt in die Pumpe 100 ein und "spaltet" sich in zwei Ströme. Ein Strom gelangt durch den zweiten Pumpenabschnitt 108 und den vierten Pumpenabschnitt 112 und verlässt die Pumpe durch den Pumpenauslaß 116. Der andere Strom gelangt durch den dritten Pumpenabschnitt 110 und tritt am Leitungseinlaß 128 in die Leitung 126 ein, um sich mit dem durch den ersten Pumpenabschnitt 106 gelangenden Strömungsmittel zu kombinieren. Dies ermöglicht es, dass das durch den dritten Pumpenabschnitt 110 gelangende Strömungsmittel gegen die "übliche" Strömungsrichtung (d. h. vom Auslaß weg) strömt, um an eine ähnliche Vakuumstelle wie das durch den mittleren Pumpenabschnitt 20 bei der in 1 dargestellten Pumpe gelangende Strömungsmittel angeschlossen zu werden. Durch einen dritten Einlaß 124 aus der Hochdruckkammer 12 gelangendes Strömungsmittel kann durch eine Vorpumpe 150 gepumpt werden, welche die Pumpe 100 über den Auslaß 116 ebenfalls unterstützt.
  • Ein besonderer Vorteil der oben beschriebenen Ausführungsform liegt darin, dass durch Vorsehen von zwei Pumpenabschnitten (nämlich dem zweiten und dem dritten Pumpenabschnitt 108, 110) auf beiden Seiten des Einlasses der mittleren Kammer 14 des differentiell ausgepumpten Massenspektrometersystems die Massenströmungsrate von in die Pumpe eintretendem Strömungsmittel aus der mittleren Kammer 14 im Vergleich zu der in 1 gezeigten bekannten Anordnung mindestens verdoppelt werden kann, ohne den Vakuumpegel in der mittleren Kammer zu verändern. Daher kann die Strömungsrate der Probe und des Trägergases, die aus der mittleren Kammer in die Hochdruckkammer 10 eintreten, ebenfalls gesteigert werden, was die Leistung des differentiell ausgepumpten Massenspektrometersystems erhöht.
  • Es wird nun auf 3 Bezug genommen, wo eine zweite Ausführungsform einer zum Evakuieren der Hochvakuumkammer 10 und der mittleren Kammer 14 des differentiell ausgepumpten Massenspektrometersystems geeigneten Vakuumpumpe 200 ähnlich der ersten Ausführungsform ist, außer dass die Leitung 126 durch eine erste Leitung 102 und eine zweite Leitung 208 ersetzt ist. Die erste Leitung 202 hat einen Einlaß 204, der zwischen dem ersten Pumpenabschnitt 106 und dem dritten Pumpenabschnitt 110 gelegen ist, und einen Auslaß 206, der zwischen dem zweiten Pumpenabschnitt 108 und dem dritten Pumpenabschnitt 110 gelegen ist. Die zweite Leitung 208 hat einen Einlaß 210, der zwischen dem ersten Pumpenabschnitt 106 und dem dritten Pumpenabschnitt 110 gelegen ist, und einen Auslaß 212, der zwischen dem zweiten Pumpenabschnitt 108 und dem vierten Pumpenabschnitt 112 gelegen ist. Ein Leitelement 220 stellt sicher, dass durch den ersten Pumpenabschnitt 106 gelangendes Strömungsmittel in die erste Leitung 202 eintritt und das durch den dritten Pumpenabschnitt 110 gelangende Strömungsmittel in die zweite Leitung 208 eintritt. Diese Anordnung kann es sowohl ermöglichen, dass das durch den dritten Pumpenabschnitt gelangende Strömungsmittel gegen die übliche Strömungsrichtung strömt, um an eine ähnliche Vakuumstelle wie das durch den mittleren Pumpenabschnitt 20 in der in 1 dargestellten Pumpe strömende Strömungsmittel angeschlossen zu werden, als auch dass das durch den ersten Pumpenabschnitt gelangende Strömungsmittel an eine ähnliche Vakuumstelle wie das durch den Pumpenabschnitt 18 in der Pumpe nach 1 gelangende Strömungsmittel angeschlossen wird.
  • Gemäß 4 ist eine dritte Ausführungsform einer Vakuumpumpe 300, die zum Evakuieren der Hochvakuumkammer 10 und der mittleren Kammer 14 des differentiell ausge pumpten Massenspektrometersystems geeignet ist, ähnlich der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme, dass die Rotoren der verschiedenen Pumpenabschnitte auf einem gemeinsamen Laufrad 302 angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform sind die Rotorblätter 107a, 109a und 111a des ersten, des zweiten und des dritten Pumpenabschnitts 106, 108 und 110 einstückig mit dem Laufrad 302, und die Scheibe 115 des vierten Pumpenabschnitts 112 ist ebenfalls einstückig mit dem Laufrad 302. Jedoch brauchen nur einer oder mehrere dieser Rotorelemente einstückig mit dem Laufrad 302 zu sein, während der Rest der Rotorelemente auf der Antriebswelle 204 montiert ist, wie im ersten Ausführungsbeispiel, oder nach Bedarf auf einem anderen Laufrad angeordnet ist. Das (in der Darstellung) rechte Ende des Laufrads 302 kann durch ein magnetisches Lager abgestützt sein, wobei Permanentmagnete dieses Lagers auf dem Laufrad angeordnet sind, und das (in der Darstellung) linke Ende der Antriebswelle 104 kann in einem geschmierten Lager abgestützt sein.

Claims (15)

  1. Vakuumpumpe mit einem ersten Pumpenabschnitt (106), einem ersten Pumpeneinlass (106), durch welchen Strömungsmittel in die Pumpe eintreten und durch den ersten Pumpenabschnitt (106) in Richtung zu einem Pumpenauslass (116) gelangen kann, zweiten und dritten Pumpenabschnitten (108, 110), einem zweiten Pumpeneinlass (122), durch welchen Strömungsmittel in die Pumpe eintreten kann, wobei der zweite und der dritte Pumpenabschnitt (108, 110) so angeordnet sind, dass das durch den zweiten Einlass (122) in die Pumpe eintretende Strömungsmittel in einen ersten Strom, der durch den zweiten Pumpenabschnitt (108) in Richtung zum Pumpenauslass (116) gelangt, und einen zweiten Strom unterteilt wird, der durch den dritten Pumpenabschnitt (110) vom Pumpenauslass (116) weg gelangt, Mitteln (126, 208) zum Befördern von durch den dritten Pumpenabschnitt gelangendem Strömungsmittel in Richtung zum Auslass, und mindestens einem zusätzlichen Pumpenabschnitt (112) stromab des ersten, des zweiten und des dritten Pumpenabschnitts zur Aufnahme von Strömungsmittel davon und zum Ausleiten von Strömungsmittel in Richtung zum Auslass (116).
  2. Vakuumpumpe nach Anspruch 1, wobei die Fördermittel (126, 208) so angeordnet sind, dass sie durch den dritten Pumpenabschnitt (110) gelangendes Strömungsmittel zu einer Stelle zwischen dem zweiten Pumpenabschnitt (108) und dem mindestens einen zusätzlichen Pumpenabschnitt (112) befördern.
  3. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite und der dritte Pumpenabschnitt (108, 110) zwischen dem ersten Pumpenabschnitt (106) und dem mindestens einen zusätzlichen Pumpenabschnitt (112) gelegen sind.
  4. Vakuumpumpe nach Anspruch 3, wobei die Fördermittel (126) so angeordnet sind, dass sie durch den ersten Pumpenabschnitt (106) gelangendes Strömungsmittel und durch den dritten Pumpenabschnitt (110) gelangendes Strömungsmittel zu einer Stelle zwischen dem zweiten Pumpenabschnitt (108) und dem mindestens einen zusätzlichen Pumpenabschnitt (112) fördern.
  5. Vakuumpumpe nach Anspruch 3, wobei die Fördermittel eine erste Leitung (202) zum Befördern von durch den ersten Pumpenabschnitt (106) gelangendem Strömungsmittel zu einer Stelle zwischen dem zweiten und dem dritten Pumpenabschnitt (108, 110) und eine zweite Leitung (208) zum Befördern von durch den dritten Pumpenabschnitt (110) gelangendem Strömungsmittel zu einer Stelle zwischen dem zweiten Pumpenabschnitt (108) und dem mindestens einen zusätzlichen Pumpenabschnitt (112) befördern.
  6. Vakuumpumpe nach Anspruch 5, mit Leitmitteln (220) zum Leiten von durch den ersten Pumpenabschnitt (106) gelangendem Strömungsmittel in die erste Leitung (202), und zum Leiten von durch den dritten Pumpenabschnitt (110) gelangendem Strömungsmittel in die zweite Leitung (208).
  7. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder der Pumpenabschnitte (106, 108, 110, 112) einen trockenen Pumpenabschnitt umfasst.
  8. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine zusätzliche Pumpenabschnitt (112) mindestens eine Molekularpumpenstufe umfasst.
  9. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder von den ersten, den zweiten und den dritten Pumpenabschnitt (106, 108, 110) mindestens eine Turbomolekularstufe umfasst.
  10. Vakuumpumpe nach Anspruch 9, wobei jeder von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Pumpenabschnitt (106, 108, 110) mindestens drei Turbomolekularstufen umfasst.
  11. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Antriebswelle (104), auf welcher mindestens ein Rotorelement (107a, 109a, 111a, 113a, 113b) für jeden der Pumpenabschnitte (106, 108, 110) angeordnet ist.
  12. Vakuumpumpe nach Anspruch 11, wobei mindestens einige der Rotorelemente (109a, 111a) für mindestens die erste, die zweite und die dritte Pumpenstufe einstückig mit einem Laufrad (312) ausgebildet sind, das auf der Antriebswelle (104) montiert ist.
  13. Vakuumpumpe nach Anspruch 12, wobei mindestens eines der Rotorelemente (113a, 113b) des zusätzlichen Pumpenabschnitts einen auf dem Laufrad (302) montierten Zylinder umfasst.
  14. Vakuumpumpe nach Anspruch 13, wobei der Zylinder auf einer mit dem Laufrad (302) einstückigen Scheibe (115) montiert ist.
  15. Differenziell gepumptes Vakuumsystem mit zwei Kammern (10, 14) und einer Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Evakuieren jeder der Kammern (10, 14).
DE602004008089T 2003-09-30 2004-09-23 Vakuumpumpe Active DE602004008089T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB0322889.7A GB0322889D0 (en) 2003-09-30 2003-09-30 Vacuum pump
GB0322889 2003-09-30
PCT/GB2004/004131 WO2005033522A1 (en) 2003-09-30 2004-09-23 Vacuum pump

Publications (2)

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