EP2205874A1 - Turbomolecular pump - Google Patents

Turbomolecular pump

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Publication number
EP2205874A1
EP2205874A1 EP08845937A EP08845937A EP2205874A1 EP 2205874 A1 EP2205874 A1 EP 2205874A1 EP 08845937 A EP08845937 A EP 08845937A EP 08845937 A EP08845937 A EP 08845937A EP 2205874 A1 EP2205874 A1 EP 2205874A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump housing
pump
annular disc
annular
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08845937A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Heinrich Engländer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leybold GmbH
Original Assignee
Oerlikon Leybold Vacuum GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oerlikon Leybold Vacuum GmbH filed Critical Oerlikon Leybold Vacuum GmbH
Publication of EP2205874A1 publication Critical patent/EP2205874A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/02—Multi-stage pumps
    • F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F04D19/042—Turbomolecular vacuum pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/008—Stop safety or alarm devices, e.g. stop-and-go control; Disposition of check-valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/522—Casings; Connections of working fluid for axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps

Definitions

  • the invention relates to a turbomobular pump having a pump housing and a plurality of separate stator vane annular discs which together form an annular disc package.
  • Turbomolecular pumps are typically operated at operating speeds of several 10,000 rpm.
  • the rotor therefore has a high kinetic energy at operating speed, which represents considerable destructive forces in the case of a rotor crash or burst. These destructive forces are so great in practice that the pump housing can be destroyed, so that high Property damage can arise as well as there is danger to life and limb.
  • the object of the invention is in contrast to provide a simple design Turbomoiekularpumpe with structures for receiving crash and burst energies.
  • the annular disc package is thus no longer fixed axially in the pump housing or is braced in a separate annular disc housing, but is directly axially biased in the pump housing by an elastic axial clamping element such that the stator vane ring discs do not rotate during pump operation.
  • the immediate strain of the annular disc package in the pump housing including the arrangement of the cylindrical friction bushing in the Ringspait between the pump housing and the annular disc package is a very simple structure that can be realized inexpensively and a considerable potential for receiving the kinetic rotor energy in crash or burst Fali provides.
  • a sliding ring disc is axially provided between the annular disc package and the stator housing, which is axially tensioned by the clamping element.
  • the Gieitringusion improves the rotation or the adjustability of the static friction of the annular disc package with respect to the pump housing.
  • the static friction can be set so low that the ring disc package at rated speed! is fixed in the rotor, but is already set at relatively small rotor-stator Koliisionen in rotation and in this way the energy degradation is made possible by the friction bushing.
  • the Spannefement is formed by an elastic clamping ring.
  • the clamping ring may for example consist of an elastomer, but may for example also consist of a coiled spring wire ring.
  • the tensioning element acts axially either directly on the annular disk package or acts on the sliding ring disk when a sliding ring disk is provided.
  • the pump rotor body has a cavity for receiving the drive motor.
  • the friction bushing is in any case partially not provided axially outside the rotor cavity.
  • the greatest danger in a rotor crash or a (subsequent) rotor burst is the breaking up of the rotor in the region of its cavity, which is also called the rotor bell.
  • the rotor In this area, the rotor is relatively weak dimensioned and not radially supported. In the field of rotor bell, therefore, the risk of a breakup of the rotor is particularly large.
  • the friction sleeve is axially provided only in the region of the rotor bell or of the rotor cavity.
  • a lubricant is provided between the friction sleeve and the pump housing and / or the washer package.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a turbomolecular pump with an axially biased by a clamping element annular disc package, which is surrounded by a friction bush,
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a turbomolecular pump with a structure according to the turbomolecular pump of FIG. 1 and additional sliding ring disks and
  • Figure 3 is a turbomolecular pump, as in Figure 2, wherein the
  • a turbomolecular pump 10, 50, 50 is shown in longitudinal section, which has a rotor 12 with a pump rotor 13, which is rotatably mounted in a pump housing 14.
  • the pump rotor 13 has a plurality of rotor blades 15, wherein in the axial spaces in each case a corresponding Statorhoffl- annular disc 16 projects between two leaf discs.
  • six rotor blade disks 15 and six stator rotor disks 16 are provided.
  • the axially stacked Stator pursuel annular disks 16 together form a ring disk package 18.
  • the annular disk package 18 is the pressure side supported on a corresponding lying in a transverse plane paragraph Ringfikiee 19.
  • the other axial end of the annular disc package is not axially adjacent to the Purnpen housing.
  • an axial gap 22 is provided, so that the annular disk package 18 is basically axially displaceable within the pump housing 14th
  • a clamping element 26 in the form of an elastic O-ring.
  • the tensioning element 26 biases the annular disk pack 18 axially and holds it together axially. Due to the static friction between the Statorfiügel ring disks 16 and between the annular disk package 18 and the axial annular surface 19 and the clamping element 26, the Statorfiügel- annular disks 16 are sufficiently fixed in the circumferential direction, so that they do not rotate during normal operation at rated speed.
  • the annular disk package 18 has on the outside an approximately cylindrical peripheral surface. Between this peripheral surface of the annular disc packet 18 and the corresponding inner peripheral surface of the pump housing 14, a cylindrical radial gap 32 is present.
  • the radial gap 32 is filled by a friction bushing 20, which is pushed onto the annular disk package 18 and sits with gap to the pump housing 14.
  • the friction sleeve 20 thus fills the radial gap 32 almost but not completely.
  • a small gap to the ring disk package is realized in order to be able to push the friction bushing loosely over the ring disk package.
  • a (larger) gap realized between friction bushing and housing, so that the friction bushing not wedged at the slightest deformation in the annular gap and no longer rotates.
  • the friction bushing is made of steel or titanium.
  • the pump housing 14 is made of aluminum.
  • a Gleitmitte! be provided between the friction bushing 20 and the pump housing 14 and / or the annular disk package 18.
  • a lubricant for example, vacuum grease or Molykote can be used.
  • a material for the friction sleeve 20 and Kevlar can be used.
  • the friction sleeve 20 may consist of a one-piece casting, but may for example consist of a wound bent.
  • the rotor 12 has a cavity 28 in the region of the pump rotor 13, in which a storage and drive cartridge 30 is inserted.
  • the pump rotor 13 in the region of the cavity 28 is also called rotor bell.
  • the turbomolecular pump 40 has, in an axial gap 42 axially enlarged relative to the turbomolecular pump 10 of FIG. 1, two adjacent sliding ring disks 44, 45. Also at the other axial end of the annular disc package 18 two superimposed sliding rings 46,47 are provided. By the sliding ring disks 44-47, the static friction and the sliding friction between the ring disk package 18 and the pump housing 14 at both axial longitudinal ends of the ring disk package 18 is significantly reduced.
  • the friction bush 52 is shortened so that it does not extend over the entire axial length of the annular disk packet 18.
  • the friction sleeve 52 is in the region of the annular disc package 18th omitted, in which the annular disc package 18 axially not covered with the cavity 28 in the pump rotor thirteenth

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)

Abstract

The invention relates to a turbomolecular pump (10) having a pump housing (14) and multiple separate stator blade ring discs (16), which form a ring disc packet (18) together. A cylindrical friction bush (20) is disposed directly between the ring disc packet (18) and the pump housing (14). An axial gap (22) is provided axially between the ring disc packet (18) and the pump housing (14), so the ring disc packet (18) can be rotated.

Description

Turbomoiekularpumpe turbomolecular pump
Dfe Erfindung bezieht sich auf eine Turbomoiekularpumpe mit einem Pumpen- Gehäuse und mehreren separaten Statorflügel-Ringscheiben, die zusammen ein Ringscheiben-Paket bilden.The invention relates to a turbomobular pump having a pump housing and a plurality of separate stator vane annular discs which together form an annular disc package.
Turbomolekularpumpen werden üblicherweise mit Betriebs-Drehzahlen von mehreren 10.000 U/min betrieben. Der Rotor weist daher bei Betriebs-Drehzahl eine hohe kinetische Energie auf, die im Falle eines Rotor-Crash bzw. -Burst erhebliche Zerstörungskräfte darstellt. Diese Zerstörungskräfte sind in der Praxis so groß, dass dabei das Pumpen-Gehäuse zerstört werden kann, so dass hohe Sachschäden entstehen können sowie durchaus auch Gefahr für Leib und Leben besteht.Turbomolecular pumps are typically operated at operating speeds of several 10,000 rpm. The rotor therefore has a high kinetic energy at operating speed, which represents considerable destructive forces in the case of a rotor crash or burst. These destructive forces are so great in practice that the pump housing can be destroyed, so that high Property damage can arise as well as there is danger to life and limb.
Aus EP 1 030 062 A2 ist eine Turbomolekularpumpe bekannt, bei der das Ringscheiben-Paket durch ein separates Ringscheiben-Gehäuse gehalten wird. Das Ringscheiben-Gehäuse ist drehbar in Bezug auf das Pumpen-Gehäuse. Zwischen dem Ringscheiben-Gehäuse und dem Pumpen-Gehäuse ist ein Absorptionselement angeordnet. Im Falle eines Rotor-Crash oder Rotor-Burst wird ein Teil der kinetischen Rotor-Energie in eine Drehbewegung des Ringscheiben-Gehäuses umgewandelt und durch plastische Verformung des Absorptionselementes abgebaut. Der Aufbau der Turbomoiekularpumpe ist relativ aufwändig.From EP 1 030 062 A2 a turbomolecular pump is known in which the annular disc package is held by a separate annular disc housing. The washer housing is rotatable with respect to the pump housing. Between the annular disc housing and the pump housing, an absorption element is arranged. In the case of a rotor crash or rotor burst, a portion of the kinetic rotor energy is converted into a rotational movement of the annular disc housing and degraded by plastic deformation of the absorbent element. The construction of the turbomolecular pump is relatively complicated.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine einfach aufgebaute Turbomoiekularpumpe mit Strukturen zur Aufnahme von Crash- und Burst- Energien zu schaffen.The object of the invention is in contrast to provide a simple design Turbomoiekularpumpe with structures for receiving crash and burst energies.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.This object is achieved by the features of claim 1.
Die erfindungsgemäße Turbomoiekuiarpumpe weist eine zylindrische Reibungsbuchse auf, die unmittelbar zwischen dem Ringscheiben-Paket und dem Pumpen-Gehäuse angeordnet ist. Die Reϊbungsbuchse umgibt also das Ringscheiben-Paket bezogen auf die Axiale mindestens teilweise. Zwischen dem Ringscheiben-Paket und dem Pumpen-Gehäuse ist mindestens an einem Axialende des Ringscheiben-Paketes ein Axialspatt vorgesehen, so dass das Ringscheiben-Paket drehbar gelagert ist in Bezug auf das Pumpen-Gehäuse. Zwischen dem Ringscheiben-Paket und dem Pumpen-Gehäuse kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ein axiales Spannelement zum axialen Zusammenspannen des Ringscheiben-Paketes vorgesehen sein. Das Ringscheiben-Paket wird also nicht mehr fest axial in dem Pumpen-Gehäuse oder in einem separaten Ringscheiben-Gehäuse verspannt, sondern ist unmittelbar axial in dem Pumpen-Gehäuse durch ein elastisches axiales Spannelement derart vorgespannt, dass sich die Statorflügel-Ringscheiben während des Pumpen- Betriebes nicht drehen.The turbocharged fuel pump according to the invention has a cylindrical friction bush which is arranged directly between the annular disk package and the pump housing. The Rebsbuchungs thus surrounds the ring disk package based on the axial at least partially. Between the annular disc package and the pump housing, an axial extension is provided at least at one axial end of the annular disc package, so that the annular disc package is rotatably mounted with respect to the pump housing. Between the annular disk package and the pump housing, according to a preferred embodiment, an axial clamping element can be provided for the axial clamping of the annular disk package. The annular disc package is thus no longer fixed axially in the pump housing or is braced in a separate annular disc housing, but is directly axially biased in the pump housing by an elastic axial clamping element such that the stator vane ring discs do not rotate during pump operation.
Erst im Falle eines Rotor-Crash oder eines Rotor-Burst werden die durch die Kollision der Rotorflügel mit den Statorflügel-Ringscheiben übertragenen Kräfte so groß, dass die betreffenden Statorflügel-Ringscheiben ebenfalls in Drehung versetzt werden. Die Drehung der betreffenden Statorflügei-Ringscheiben wird durch die Reibungsbuchse abgebremst, die sich dabei mitdrehen kann, jedoch nicht muss, und die sich dabei plastisch verformen kann, jedoch nicht muss. In jedem Fall wird in der Reibungsbuchse ein Teil der kinetischen Energie des Pumpenrotors abgebaut.Only in the case of a rotor crash or a rotor burst, the forces transmitted by the collision of the rotor blades with the stator vane ring washers are so large that the respective stator vane ring disks are also rotated. The rotation of the respective Statorflugi washers is braked by the friction bush, which can rotate with it, but does not have to, and this can deform plastically, but need not. In any case, part of the kinetic energy of the pump rotor is dissipated in the friction bushing.
Durch das Vorsehen eines Axialspaltes zwischen dem Ringscheiben-Paket und dem Pumpen-Gehäuse wird eine relativ leichte Drehbarkeit des Ringscheiben- Paketes realisiert. Schon bei relativ geringen Crash-Kräften bzw. Burst-Kräften können die betreffenden Statorflügel-Ringscheiben in Drehung versetzt werden. Hierdurch wird eine unmittelbare Übertragung hoher Kräfte auf das Pumpengehäuse verhindert, so dass das Pumpengehäuse keine hohen Zerstörungskräfte aufnehmen muss und weitgehend unversehrt bleibt. Hierdurch kann das Pumpen-Gehäuse seiner Primärfunktion im Crash-Fall bzw. Burst-Fall am besten gerecht werden, nämlich den Pumpenrotor gegenüber der Umgebung abzuschirmen.By providing an axial gap between the annular disk package and the pump housing a relatively easy rotation of the annular disk package is realized. Even with relatively low crash forces or burst forces, the respective stator vane ring disks can be set in rotation. As a result, an immediate transfer of high forces is prevented on the pump housing, so that the pump housing does not have to absorb high destructive forces and remains largely intact. As a result, the pump housing can best meet its primary function in the event of a crash or burst, namely to shield the pump rotor from the environment.
Die unmittelbare Verspannung des Ringscheiben-Paketes in dem Pumpen- Gehäuse einschließlich der Anordnung der zylindrischen Reibungsbuchse in dem Ringspait zwischen dem Pumpen-Gehäuse und dem Ringscheiben-Paket stellt einen sehr einfachen Aufbau dar, der preiswert realisiert werden kann und ein erhebliches Potential zur Aufnahme der kinetischen Rotor-Energie im Crash- bzw. Burst-Fali bietet. Vorzugsweise ist axial zwischen dem Ringscheiben-Paket und dem Stator- Gehäuse eine Gleitringscheibe vorgesehen, die durch das Spannelement axial gespannt ist. Die Gieitringscheibe verbessert die Drehbarkeit bzw. die Einstellbarkeit der Haftreibung des Ringscheiben-Paketes in Bezug auf das Pumpen-Gehäuse. Die Haftreibung kann so niedrig eingestellt werden, dass das Ringscheiben-Paket bei Nenn-Drehzah! des Rotors fixiert ist, jedoch schon bei relativ kleinen Rotor-Stator-Koliisionen in Drehung versetzt wird und auf diese Weise der Energie-Abbau durch die Reibungsbuchse ermöglicht wird.The immediate strain of the annular disc package in the pump housing including the arrangement of the cylindrical friction bushing in the Ringspait between the pump housing and the annular disc package is a very simple structure that can be realized inexpensively and a considerable potential for receiving the kinetic rotor energy in crash or burst Fali provides. Preferably, a sliding ring disc is axially provided between the annular disc package and the stator housing, which is axially tensioned by the clamping element. The Gieitringscheibe improves the rotation or the adjustability of the static friction of the annular disc package with respect to the pump housing. The static friction can be set so low that the ring disc package at rated speed! is fixed in the rotor, but is already set at relatively small rotor-stator Koliisionen in rotation and in this way the energy degradation is made possible by the friction bushing.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird das Spannefement von einem elastischen Spannring gebildet. Der Spannring kann beispielsweise aus einem Elastomer bestehen, kann jedoch beispielsweise auch aus einem gewendelten Federdrahtring bestehen. Das Spannelement wirkt axial entweder unmittelbar auf das Ringscheiben-Paket oder wirkt auf die Gleitringscheibe, wenn eine Gleitringscheibe vorgesehen ist.According to a preferred embodiment, the Spannefement is formed by an elastic clamping ring. The clamping ring may for example consist of an elastomer, but may for example also consist of a coiled spring wire ring. The tensioning element acts axially either directly on the annular disk package or acts on the sliding ring disk when a sliding ring disk is provided.
Vorzugsweise weist der Pumpenrotor-Körper einen Hohlraum zur Aufnahme des Antriebsmotors auf. Die Reibungsbuchse ist axial außerhalb des Rotor- Hohlraumes jedenfalls teilweise nicht vorgesehen. Die größte Gefahr stellt bei einem Rotor-Crash bzw. einem (anschließenden) Rotor-Burst das Aufbrechen des Rotors im Bereich seines Hohlraumes dar, der auch Rotorglocke genannt wird. In diesem Bereich ist der Rotor relativ schwach dimensioniert und radial nicht abgestützt. Im Bereich der Rotorglocke ist daher die Gefahr eines Auseinanderbrechens des Rotors besonders groß. Zur Vereinfachung der Gesamtkonstruktion kann daher vorgesehen werden, die Reibungsbuchse insbesondere nur im Bereich der Rotorglocke bzw. des Rotor-Hohlraumes axial vorzusehen.Preferably, the pump rotor body has a cavity for receiving the drive motor. The friction bushing is in any case partially not provided axially outside the rotor cavity. The greatest danger in a rotor crash or a (subsequent) rotor burst is the breaking up of the rotor in the region of its cavity, which is also called the rotor bell. In this area, the rotor is relatively weak dimensioned and not radially supported. In the field of rotor bell, therefore, the risk of a breakup of the rotor is particularly large. To simplify the overall construction, it can therefore be provided that the friction sleeve is axially provided only in the region of the rotor bell or of the rotor cavity.
Vorzugsweise ist zwischen der Reibungsbuchse und dem Pumpen-Gehäuse und/oder dem Ringscheiben-Paket ein Gleitmittel vorgesehen. Durch das Gleitmitte! wird die Haftreibung sowie die Gleitreibung verringert, so dass im Crash- bzw. Burst-Faü die kinetische Energie des Rotors zunächst in Wärme umgesetzt wird, bevor die plastische Verformung der beteiligten Komponenten einsetzt.Preferably, a lubricant is provided between the friction sleeve and the pump housing and / or the washer package. By the Gleitmitte! the static friction and the sliding friction is reduced, so that in the crash or burst Faü the kinetic energy of the rotor is first converted into heat before the plastic deformation of the components involved begins.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung besteht das Pumpen-Gehäuse aus Aluminium und besteht die Reibungsbuchse aus Stahl oder Titan. Diese Werkstoffpaarungen bieten gute Gleit- und Stabilitätseigenschaften in Bezug auf den gewünschten Energie-Abbau im Crash- bzw. Burst-Fall.According to a preferred embodiment, the pump housing is made of aluminum and the friction bush is made of steel or titanium. These material combinations offer good sliding and stability properties with regard to the desired energy reduction in the event of a crash or burst.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen drei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.In the following, three embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 eine erste Ausführungsform einer Turbomolekuiarpumpe mit einem durch ein Spannelement axial vorgespanntes Ringscheiben-Paket, das von einer Reibungsbuchse umgeben ist,1 shows a first embodiment of a turbomolecular pump with an axially biased by a clamping element annular disc package, which is surrounded by a friction bush,
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Turbomolekuiarpumpe mit einem Aufbau gemäß der Turbomolekuiarpumpe der Figur 1 und zusätzlichen Gleitringscheiben undFIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a turbomolecular pump with a structure according to the turbomolecular pump of FIG. 1 and additional sliding ring disks and
Figur 3 eine Turbomolekularpumpe, wie in Figur 2, wobei dieFigure 3 is a turbomolecular pump, as in Figure 2, wherein the
Reibungsbuchse axial außerhalb eines Rotor- H oh I räum es teilweise nicht vorgesehen ist.Friction bushing axially outside a rotor H oh I spatial it is not provided in part.
In den Figuren 1-3 ist jeweils eine Turbomolekularpumpe 10,40,50 im Längsschnitt dargestellt, die einen Rotor 12 mit einem Pumpenrotor 13 aufweist, der drehbar in einem Pumpen-Gehäuse 14 gelagert ist. Der Pumpenrotor 13 weist mehrere Rotor-Flügelscheiben 15 auf, wobei in die axialen Zwischenräume zwischen zwei Fiügelscheiben jeweils eine korrespondierende Statorflügel- Ringscheibe 16 hineinragt. Vorliegend sind sechs Rotor-Flügelscheiben 15 und sechs StatorflügeJ-Ringscheiben 16 vorgesehen.In FIGS. 1-3, a turbomolecular pump 10, 50, 50 is shown in longitudinal section, which has a rotor 12 with a pump rotor 13, which is rotatably mounted in a pump housing 14. The pump rotor 13 has a plurality of rotor blades 15, wherein in the axial spaces in each case a corresponding Statorflügel- annular disc 16 projects between two leaf discs. In the present case, six rotor blade disks 15 and six stator rotor disks 16 are provided.
Die axial aufeinander gesteckten Statorflügel-Ringscheiben 16 bilden zusammen ein Ringscheiben-Paket 18. Das Ringscheiben-Paket 18 ist druckseitig auf einem entsprechenden in einer Querebene liegenden Absatz-Ringfiäche 19 abgestützt. Das andere axiale Ende des Ringscheiben-Paketes liegt axial nicht unmittelbar an dem Purnpen-Gehäuse an. Zwischen dem Pumpen-Gehäuse 14 und dem Ringscheiben-Paket 18 ist ein Axialspalt 22 vorgesehen, so dass das Ringscheiben-Paket 18 grundsätzlich axial verschiebbar ist innerhalb des Pumpen-Gehäuses 14.The axially stacked Statorflügel annular disks 16 together form a ring disk package 18. The annular disk package 18 is the pressure side supported on a corresponding lying in a transverse plane paragraph Ringfiäche 19. The other axial end of the annular disc package is not axially adjacent to the Purnpen housing. Between the pump housing 14 and the annular disk package 18, an axial gap 22 is provided, so that the annular disk package 18 is basically axially displaceable within the pump housing 14th
Pumpengehäuseseitig ist im Bereich des Axialspaltes 22 in einer umlaufenden axialen Ringnut 24 ein Spanneiement 26 in Form eines elastischen O-Ringes vorgesehen. Das Spannelement 26 spannt das Ringscheiben-Paket 18 axial vor und hält dieses axial zusammen. Durch die Haftreibung zwischen den Statorfiügel-Ringscheiben 16 sowie zwischen dem Ringscheiben-Paket 18 und der axialen Ringfläche 19 sowie dem Spannelement 26 sind die Statorfiügel- Ringscheiben 16 auch in Umfangsrichtung ausreichend fixiert, so dass sie bei normalem Betrieb mit Nenn-Drehzahl nicht verdrehen.Pump housing side is provided in the region of the axial gap 22 in a circumferential axial annular groove 24 a clamping element 26 in the form of an elastic O-ring. The tensioning element 26 biases the annular disk pack 18 axially and holds it together axially. Due to the static friction between the Statorfiügel ring disks 16 and between the annular disk package 18 and the axial annular surface 19 and the clamping element 26, the Statorfiügel- annular disks 16 are sufficiently fixed in the circumferential direction, so that they do not rotate during normal operation at rated speed.
Das Ringscheiben-Paket 18 weist außenseitig eine annähernd zylindrische Umfangsfläche auf. Zwischen dieser Umfangsfläche des Ringscheiben-Pakets 18 und der korrespondierenden Innenumfangsfläche des Pumpen-Gehäuses 14 ist ein zylindrischer Radiaispalt 32 vorhanden. Der Radialspalt 32 wird von einer Reibungsbuchse 20 ausgefüllt, die auf das Ringscheiben-Paket 18 aufgeschoben ist und mit Spalt zum Pumpen-Gehäuse 14 sitzt. Die Reibungsbuchse 20 füllt also den Radialspalt 32 nahezu aber nicht vollständig auf. Es wird ein kleiner Spalt zum Ringscheiben-Paket realisiert, um die Reibungsbuchse locker über das Ringscheiben-Paket schieben zu können. Ebenso wird ein (größerer) Spalt zwischen Reibungsbuchse und Gehäuse realisiert, damit die Reibungsbuchse nicht gleich bei der kleinsten Deformation im Ringspalt verkeilt und nicht mehr dreht. Die Reibungsbuchse besteht aus Stahl oder Titan. Das Pumpen-Gehäuse 14 besteht aus Aluminium.The annular disk package 18 has on the outside an approximately cylindrical peripheral surface. Between this peripheral surface of the annular disc packet 18 and the corresponding inner peripheral surface of the pump housing 14, a cylindrical radial gap 32 is present. The radial gap 32 is filled by a friction bushing 20, which is pushed onto the annular disk package 18 and sits with gap to the pump housing 14. The friction sleeve 20 thus fills the radial gap 32 almost but not completely. A small gap to the ring disk package is realized in order to be able to push the friction bushing loosely over the ring disk package. Likewise, a (larger) gap realized between friction bushing and housing, so that the friction bushing not wedged at the slightest deformation in the annular gap and no longer rotates. The friction bushing is made of steel or titanium. The pump housing 14 is made of aluminum.
Zwischen der Reibungsbuchse 20 und dem Pumpen-Gehäuse 14 und/oder dem Ringscheiben-Paket 18 kann ein Gleitmitte! vorgesehen sein, um die Haftreibung und die Gleitreibung zwischen der Reibungsbuchse 20 und dem Pumpen-Gehäuse 14 und/oder dem Ringscheiben-Paket 18 zu verringern. Als Gleitmittel kann beispielsweise Vakuumfett oder Molykote verwendet werden. Als Material für die Reibungsbuchse 20 kann auch Kevlar verwendet werden. Die Reibungsbuchse 20 kann aus einem einstückigen Gussteil bestehen, kann jedoch beispielsweise auch aus einem gewickelten Biech bestehen.Between the friction bushing 20 and the pump housing 14 and / or the annular disk package 18, a Gleitmitte! be provided to reduce the static friction and the sliding friction between the friction sleeve 20 and the pump housing 14 and / or the annular disc package 18. As a lubricant, for example, vacuum grease or Molykote can be used. As a material for the friction sleeve 20 and Kevlar can be used. The friction sleeve 20 may consist of a one-piece casting, but may for example consist of a wound bent.
Der Rotor 12 weist einen im Bereich des Pumpenrotors 13 einen Hohlraum 28 auf, in dem eine Lagerungs- und Antriebskartusche 30 eingesteckt ist. Der Pumpenrotor 13 im Bereich des Hohlraumes 28 wird auch Rotorglocke genannt.The rotor 12 has a cavity 28 in the region of the pump rotor 13, in which a storage and drive cartridge 30 is inserted. The pump rotor 13 in the region of the cavity 28 is also called rotor bell.
In der zweiten Ausführungsform, die in der Figur 2 dargestellt ist, weist die Turbomolekularpumpe 40 in einem gegenüber der Turbomolekularpumpe 10 der Figur 1 axial vergrößerten Axialspalt 42 zwei aneinanderliegende Gleitringscheiben 44,45 auf. Auch an dem anderen axialen Ende des Ringscheiben-Paketes 18 sind zwei aufeinanderliegende Gleitringscheiben 46,47 vorgesehen. Durch die Gleitringscheiben 44-47 wird die Haftreibung und die Gleitreibung zwischen dem Ringscheiben-Paket 18 und dem Pumpen-Gehäuse 14 an beiden axialen Längsenden des Ring Scheiben -Paketes 18 erheblich verringert.In the second embodiment, which is shown in FIG. 2, the turbomolecular pump 40 has, in an axial gap 42 axially enlarged relative to the turbomolecular pump 10 of FIG. 1, two adjacent sliding ring disks 44, 45. Also at the other axial end of the annular disc package 18 two superimposed sliding rings 46,47 are provided. By the sliding ring disks 44-47, the static friction and the sliding friction between the ring disk package 18 and the pump housing 14 at both axial longitudinal ends of the ring disk package 18 is significantly reduced.
In dem in der Figur 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel einer Turbomolekularpumpe 50 ist die Reibungsbuchse 52 so verkürzt, dass sie sich nicht über die gesamte axiale Länge des Ringscheiben-Paketes 18 erstreckt. Die Reibungsbuchse 52 ist in dem Bereich des Ringscheiben-Paketes 18 weggelassen, in dem sich das Ringscheiben-Paket 18 axial nicht überdeckt mit dem Hohlraum 28 in dem Pumpenrotor 13. In the third exemplary embodiment of a turbomolecular pump 50 shown in FIG. 3, the friction bush 52 is shortened so that it does not extend over the entire axial length of the annular disk packet 18. The friction sleeve 52 is in the region of the annular disc package 18th omitted, in which the annular disc package 18 axially not covered with the cavity 28 in the pump rotor thirteenth

Claims

Patentansprüche claims
1. Turbomolekularpumpe (10) mit einem Pumpen-Gehäuse (14) und mehreren separaten Statorfiügel-Ringscheiben (16), die zusammen ein Ringscheiben-Paket (18) bilden, wobeiA turbomolecular pump (10) having a pump housing (14) and a plurality of separate Statorfiügel annular discs (16), which together form an annular disc package (18), wherein
unmittelbar zwischen dem Ringscheiben-Paket (18) und dem Pumpen- Gehäuse (14) eine zylindrische Reibungsbuchse (20) angeordnet ist, unda cylindrical friction bushing (20) is arranged directly between the annular disk pack (18) and the pump housing (14), and
axial zwischen dem Ringscheiben-Paket (18) und dem Pumpen-Gehäuse (14) ein Axialspalt (22) vorgesehen ist, so dass das Ringscheiben-Paket (18) drehbar ist.Axial gap (22) is provided axially between the annular disc package (18) and the pump housing (14), so that the annular disc package (18) is rotatable.
2. Turbomolekularpumpe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ringscheiben-Paket (18) und dem Pumpen-Gehäuse (14) ein axiales Spannelement (26) zum axialen Spannen des Ringscheiben-Paketes (18) vorgesehen ist.2. turbomolecular pump (10) according to claim 1, characterized in that between the annular disc package (18) and the pump housing (14) an axial clamping element (26) for axially clamping the annular disc package (18) is provided.
3. Turbomoiekularpumpe (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass axial zwischen dem Ringscheiben-Paket (18) und dem Pumpen-Gehäuse (14) eine Gleitringscheibe (44,45,46,47) vorgesehen ist.3. Turbomoiekularpumpe (10) according to claim 1 or 2, characterized in that axially between the annular disc package (18) and the pump housing (14) a sliding ring disc (44,45,46,47) is provided.
4. Turbomoiekularpumpe (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringscheiben-Paket (18) durch das Spannelement (26) axial gespannt ist.4. Turbomoiekularpumpe (10) according to claim 2 or 3, characterized in that the annular disc package (18) is tensioned axially by the clamping element (26).
5. Turbomoiekularpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (26) von einem elastischen Spannring gebildet wird. 5. Turbomoiekularpumpe (10) according to any one of claims 1-4, characterized in that the clamping element (26) is formed by an elastic clamping ring.
6. Turbomolekuiarpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenrotor (13) einen Hohlraum aufweist, wobei die Reibungsbuchse (52) axial außerhalb des Hohlraums (28) mindestens teilweise nicht vorgesehen ist.6. Turbomolekuiarpumpe (10) according to any one of claims 1-5, characterized in that the pump rotor (13) has a cavity, wherein the friction bush (52) axially outside of the cavity (28) is not provided at least partially.
7. Turbomolekuiarpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Reibungsbuchse (20) und dem Pumpen-Gehäuse (14) und/oder dem Ringscheiben-Paket (18) ein Gleitmittel vorgesehen ist.7. Turbomolekuiarpumpe (10) according to any one of claims 1-6, characterized in that between the friction bush (20) and the pump housing (14) and / or the annular disc package (18) a lubricant is provided.
8. Turbomotekularpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungsbuchse (20) aus Stahl, Titan oder Kevlar und das Pumpen-Gehäuse (14) aus Aluminium besteht. 8. turbo molecular pump (10) according to any one of claims 1-7, characterized in that the friction bushing (20) made of steel, titanium or Kevlar and the pump housing (14) consists of aluminum.
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