DE60202340T2 - Vakuumpumpen - Google Patents
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Description
- Diese Erfindung bezieht sich auf Vakuumpumpen und insbesondere auf Verbundvakuumpumpen, die mindestens eine Turbomolekularstufe und mindestens eine Molekularpumpenstufe haben.
- In der europäischen Patentpublikation Nr. 0 919 726 ist eine Vakuumpumpe beschrieben, die erste und zweite Turbomolekularstufen und eine Molekularpumpenstufe (Holweck-Stufe) umfasst. Diese bekannte Pumpe hat einen ersten Einlaß, durch welchen gepumptes Strömungsmittel durch alle Pumpenstufen hindurchgelangt, und einen zweiten Einlaß, durch welches Strömungsmittel in die Pumpe zwischen den zwei Turbomolekularstufen eintritt und nur durch eine Turbomolekularstufe und die Holweck-Stufe hindurchgelangt. Die Turbomolekularstufe stromauf des zweiten Einlasses ist mit von der Turbomolekularstufe stromab des zweiten Einlasses verschiedener Größe bemessen, so daß die Vakuumpumpe den Druckanforderungen oder Pumpkapazitäten der Kammern/Systeme angepasst ist, die evakuiert und an den ersten bzw. zweiten Einlaß angeschlossen sind.
- Diese bekannte "Trennstrom"-Turbomolekularpumpe erleichtert das differentielle Auspumpen von beispielsweise zwei Kammern eines wissenschaftlichen Instruments. Beispielsweise muß bei bekannten Massenspektrometertypen derjenige Teil der Apparatur, der als Detektor bekannt ist, üblicherweise auf beispielsweise 10–6 mbar betrieben werden, während der als Analysator bekannte Teil auf einem anderen Vakuumpegel von beispielsweise 10–3 mbar betrieben werden muß. Die den niedrigeren Druck (höheres Vakuum) erfordernde Kammer ist an den ersten Einlaß angeschlossen, so daß das evakuierte Strömungsmittel allen Pumpenstufen ausgesetzt ist, während die den höheren Druck (niedrigeres Vakuum) erfordernde Kammer an den zweiten Einlaß angeschlossen ist, so daß das evakuierte Strömungsmittel nur den stromab des zweiten Einlasses liegenden Pumpenstufen unterworfen wird.
- Bei Flüssigkeitsphase-Massenspektrometersystemen (MS-Systemen) besteht zunehmend ein Bedarf für höhere, vom Vakuumsystem zu verarbeitende Gasbelastungen. Die höchste Gaslasthandhabungskapazität wird auf dem vergleichsweisen "hohen" Druckende der Pumpe verlangt. Während die Gasbelastung in den nachfolgenden Kammern verdünnt, nimmt der Systemdruck ab, bis er schließlich einen für die Analyse akzeptablen Pegel erreicht.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Verbundvakuumpumpe zu schaffen, die mindestens eine Turbomolekularstufe und stromab davon eine Mehrkanal-Molekularpumpenstufe aufweist, bei welcher ein oder mehrere Kanäle der Molekularpumpenstufe dem Pumpen eines Hochdruckströmungsmitteleinlasses zugeordnet ist bzw. sind, während der Rest der Kanäle zur "Abstützung" der Turbomolekularstufe dient.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Verbundvakuumpumpe mindestens eine Turbomolekularstufe und stromab derselben eine Mehrkanal-Molekularpumpenstufe, einen ersten Einlaß, durch welchen Strömungsmittel durch die Turbomolekularstufe und die Molekularpumpenstufe zu einem Pumpenauslaß gelangen kann, einen zweiten Einlaß, durch welchen Strömungsmittel an einer Stelle zwischen der Turbomolekularstufe und der Molekularpumpenstufe zum Durchtritt nur durch die Molekularpumpenstufe zum Pumpenauslaß hin eintreten kann, wobei einer oder mehrere Kanäle der Molekularpumpenstufe für eine direkte Verbindung mit dem zweiten Einlaß ausgelegt ist bzw. sind, während der verbleibende Kanal bzw. die verbleibenden Kanäle mit der Turbomolekularstufe in Verbindung stehen.
- Vorzugsweise ist die mehrkanalige Molekularpumpenstufe eine Holweck-Stufe mit einer Mehrzahl von als Mehrzahl von Schraubenlinien angeordneten Kanälen.
- Bei einer Ausführungsform leitet ein Leitblech einen oder mehrere der schraubenlinienförmigen Kanäle der Holweck-Stufe zum zweiten Einlaß.
- Eine Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr beispielshalber beschrieben, wobei Bezug auf die Figuren der anliegenden schematischen Zeichnungen genommen wird, in denen zeigt:
-
1 einen Vertikalschnitt durch eine bekannte Verbundvakuumpumpe mit zwei Turbomolekularstufen, einer Holweck-Stufe, einem Niederdruckeinlaß und einem Hochdruckeinlaß, -
2 einen Vertikalschnitt durch eine Verbundvakuumpumpe nach der vorliegenden Erfindung, -
3 einen Schnitt längs der Linie X-X in2 , -
4 eine vergrößerte Einzelheit der Verbundvakuumpumpe nach den2 und3 an der Hochdruckeinlasszwischenstufe zwischen einer Turbomolekularstufe und einer Holweck-Stufe, -
5 in der Perspektive eine Einzelheit der Holweck-Stufe und ein einen Teil der Verbundvakuumpumpe nach2 bildenden Leitblechteils, und -
6 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, bei welcher ein einziger Kanal der Holweck-Stufe in direkter Verbindung mit einem Hochdruckströmungsmitteleinlaß geführt ist, während die übrigen vier Kanäle mit einer Turbomolekularstufe in Verbindung stehen. - Zuerst wird auf
1 Bezug genommen, wo eine bekannte Verbundvakuumpumpe mit einem mehrteiligen Gehäuse1 gezeigt ist, in welchem eine Welle2 montiert ist. Die Drehung der Welle2 wird durch einen Motor3 bewirkt, der um die Welle2 herum angeordnet ist. Die Welle2 ist in unteren und oberen Lagern4 bzw.5 gelagert. - Die Pumpe umfasst zwei Gruppen von Turbomolekularstufen
6 ,7 . Die erste Gruppe von Turbomolekularstufen6 umfaßt vier Rotor- und Statorschaufelpaare von bekannter abgewinkelter Konstruktion, wobei eine Rotorschaufelstufe mit8 bezeichnet ist und eine Statorschaufelstufe mit9 bezeichnet ist. - Die zweite Gruppe von Turbomolekularstufen
7 umfaßt weitere sechs Rotor- und Statorschaufelpaare abgewinkelter Konstruktion, wobei eine Rotorschaufelstufe mit12 bezeichnet ist und eine Statorschaufelstufe in der Zeichnung mit13 bezeichnet ist. - Die Pumpe ist mit einem Niederdruckeinlaß
10 und einem Hochdruckeinlaß16 ausgestattet. - Stromab der Turbomolekularstufe
7 befindet sich eine Anzahl von Holweck-Stufen. Diese Holweck-Stufen umfassen zwei umlaufende Zylinder17 ,18 und entsprechende ringförmige Statoren19 ,20 mit darin gebildeten schraubenlinienförmigen Kanälen, alles in an sich bekannter Weise. Stromab der Holweck-Stufen befindet sich Pumpenauslaß22 . - Bei dieser bekannten Pumpe ist der Einlaß
10 mit einer/einem Kammer/System verbunden, die/das ein relativ hohes Vakuum (niedriger Druck) erfordert, und das durch den Einlaß10 gepumpte Strömungsmittel gelangt sowohl durch die Turbostufen6 ,7 als auch durch die Holweck-Stufen und tritt aus der Pumpe durch den Auslaß22 aus. Der Einlaß16 ist mit einer/einem Kammer/System verbunden, die/das weniger Vakuum (höheren Druck) erfordert, und das durch den Einlaß16 gepumpte Strömungsmittel gelangt nur durch die Turbomolekularstufen7 und die Holweck-Stufen und tritt aus der Pumpe durch den Auslaß22 aus. - Es wird nun auf die
2 bis4 Bezug genommen, wo gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen, und wonach eine Verbundvakuumpumpe30 ein Gehäuse1 aufweist, innerhalb dessen eine vertikale Welle2 montiert ist, die durch untere und obere Lager4 ,5 gelagert ist. Die Drehung der Welle2 wird durch einen Motor3 bewirkt. - Die Pumpe
30 weist zwei Gruppen von Turbomolekularstufen6 ,7 und eine Holweck-Stufe32 auf. - Die Pumpe
30 hat drei Einlässe und einen Auslaß22 . Der erste Einlaß34 (mittlerer Gasdruck) ist zwischen den beiden Turbomolekularstufen6 ,7 angeordnet; der zweite Einlaß36 (hoher Gasdruck) ist zwischen der Turbomolekularstufe7 und der Holweck-Stufe32 angeordnet, und der dritte Einlaß38 (niedriger Gasdruck) ist stromauf aller drei Stufen angeordnet. - Die Holweck-Stufe
32 umfaßt zwei umlaufende Zylinder17 ,18 und entsprechende ringförmige Statoren19 ,20 und daran gebildete schraubenlinienförmige Kanäle, sämtlich in an sich bekannter Weise. - Gemäß der Erfindung, und wie in
6 dargestellt, ist/sind einer oder mehrere Kanäle der Holweck-Stufe32 so ausgelegt, daß er/sie direkt mit dem Hochdruckeinlaß36 in Verbindung steht, während der/die übrige(n) Kanal oder Kanäle mit der Turbomolekularstufe7 in Verbindung stehen und zu deren Unterstützung dienen. - Ebenfalls gemäß
5 ist die Holweck-Stufe32 mit einem Leitblechteil40 versehen, das einen radial einwärts gerichteten Flansch42 aufweist, der nur einen Kanal (wie dargestellt) der Holweck-Stufe in Verbindung mit dem Hochdruckgaseinlaß36 treten lässt und eine Rückströmung des Hochdruckgases in die Turboschaufeln der Turbomolekularstufe7 verhindert. - Die verbleibenden Kanäle der Holweck-Stufe werden zum "Unterstützen" der Turboschaufelstufen der Turbomolekularstufe
7 benutzt. - Es versteht sich, daß der Flansch
42 so ausgedehnt werden könnte, daß mehr als ein Kanal zum Hochdruckgaseinlaß36 geführt werden könnte. - Ein besonderer Vorteil der oben beschriebenen Ausführungsform besteht darin, daß die Verwendung variierender Anzahlen von Holweck-Molekularpumpenstufenkanälen zum Zwecke entweder des Pumpens aus dem Hochdruckeinlaß oder des "Unterstützens" der Turboschaufelstufe
7 an individuelle Anwendungen bei wissenschaftlichen Instrumenten angepasst wird.
Claims (6)
- Verbundvakuumpumpe (
30 ) mit mindestens einer Turbomolekularstufe (7 ) und stromab derselben einer Mehrkanal-Molekularpumpenstufe (32 ), einem ersten Einlaß (34 ), durch welchen Strömungsmittel durch die Turbomolekularstufe und die Molekularpumpenstufe zu einem Pumpenauslaß (22 ) gelangen kann, einem zweiten Einlaß (36 ), durch welchen Strömungsmittel an einer Stelle zwischen der Turbomolekularstufe und der Molekularpumpenstufe zum Durchtritt nur durch die Molekularpumpenstufe zum Pumpenauslaß hin eintreten kann, wobei einer oder mehrere Kanäle der Molekularpumpenstufe für eine direkte Verbindung mit dem zweiten Einlaß ausgelegt ist bzw. sind, während der verbleibende Kanal bzw. die verbleibenden Kanäle mit der Turbomolekularstufe in Verbindung stehen. - Verbundvakuumpumpe nach Anspruch 1, wobei die mehrkanalige Molekularpumpenstufe eine Holweck-Stufe mit einer Mehrzahl von als Mehrzahl von Schraubenlinien angeordneten Kanälen ist.
- Verbundvakuumstufe nach Anspruch 2, wobei ein Leitblech einen oder mehrere der schraubenlinienförmigen Kanäle der Holweck-Stufe zum zweiten Einlaß leitet.
- Verbundvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens zwei Turbomolekularstufen stromauf der Holweck-Stufe vorgesehen sind.
- Verbundvakuumpumpe nach Anspruch 4, wobei die Pumpe mindestens einen zusätzlichen Einlaß aufweist, durch welchen Strömungsmittel sowohl durch die Turbomolekularstufen als auch die Molekularpumpenstufe zum Auslaß gelangen kann.
- Verbundvakuumpumpe nach Anspruche 3, 4 oder 5, wobei das Leitblech einen Flansch zur Verhinderung der Rückströmung von Strömungsmitteln aus der Holweck-Stufe in Richtung zur Turbomolekularstufe aufweist.
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8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: EDWARDS LTD., CRAWLEY, WEST SUSSEX, GB |