EP2813710A2 - Vakuumpumpe - Google Patents

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Publication number
EP2813710A2
EP2813710A2 EP20140172006 EP14172006A EP2813710A2 EP 2813710 A2 EP2813710 A2 EP 2813710A2 EP 20140172006 EP20140172006 EP 20140172006 EP 14172006 A EP14172006 A EP 14172006A EP 2813710 A2 EP2813710 A2 EP 2813710A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
conveying element
stage
regenerative
vacuum pump
pump according
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Withdrawn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
EP20140172006
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2813710A3 (de
Inventor
Christian Dr. Beyer
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 EP2813710A2 publication Critical patent/EP2813710A2/de
Publication of EP2813710A3 publication Critical patent/EP2813710A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F04D17/16—Centrifugal pumps for displacing without appreciable compression
    • F04D17/168—Pumps specially adapted to produce a vacuum
    • 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
    • F04D19/044—Holweck-type 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
    • F04D23/00—Other rotary non-positive-displacement pumps
    • F04D23/008—Regenerative pumps

Definitions

  • a vacuum pump For generating high vacuum, it is known to combine different types of pumps.
  • the corresponding pumps are in this case connected in series in the flow direction and arranged in particular in a common housing.
  • EP 1 668 255 Such a vacuum pump is known in which a molecular stage, a gas friction stage and a regenerative pumping stage are arranged in a common housing.
  • a molecular stage a turbomolecular pump is provided which has a plurality of rotor disks arranged on a shaft with stator disks arranged therebetween.
  • a Holweck pump is provided as a gas friction stage.
  • the Holweck pump has an annular serving as a conveying element cylinder, which is connected via a disc-shaped element with the shaft. Within this annular cylinder is arranged as a regenerative pumping stage, a side channel pump. A surface having pockets conveying member of the side channel pump is connected to the disc-shaped member which is arranged on the common shaft, and projects into an annular channel.
  • a regenerative pumping stage Within this annular cylinder is arranged as a regenerative pumping stage, a side channel pump.
  • a surface having pockets conveying member of the side channel pump is connected to the disc-shaped member which is arranged on the common shaft, and projects into an annular channel.
  • At the cylinder of in EP 1 668 255 described Holweck stage is one of the conveying element of the side channel pump independent component, wherein both components are supported by the same disk-shaped connecting element.
  • the object of the invention is to provide a vacuum pump with which high discharge pressures of in particular more than 5 to 30 mbar can be achieved with simple assembly.
  • the vacuum pump according to the invention has a molecular stage, which is preferably formed by a turbomolecular pump.
  • the latter has a rotor element, in particular having a plurality of rotor disks, which is arranged on a shaft and cooperates with stator disks arranged in particular in a pump housing.
  • the molecular stage is followed by a gas friction stage in the flow direction. This is preferably one or more Holweck stages. In the flow direction then joins the gas friction stage for a regenerative pumping stage, which is in a preferred embodiment, a side channel pump. If several Holweck stages are provided, the regnative pump stage is preferably connected to the outlet of the last Holweck stage.
  • a friction stage conveying element of the gas friction stage is designed such that it projects into the regenerative pumping stage to form a regenerative conveying element.
  • the friction stage conveying element and the regenerative conveying element are formed in one piece. Due to this one-piece construction, a connection between these two conveying elements, which in particular essentially each have an annular cross-section, is not required. This has the advantage that the material stresses caused by the connection do not occur. In particular, it would be necessary for a connection that the two elements overlap, for example, in the longitudinal direction. As a result, higher centrifugal forces occur in this area. This can lead to stresses, in particular in the region of the connection and thus damage to the components.
  • the two of a material formed as a piece of conveying elements made of aluminum or aluminum are made.
  • a reinforcing element can optionally be provided.
  • the reinforcing element has in particular fiber-reinforced plastic, preferably CFK.
  • the reinforcing element may in this case also preferably be formed annularly and surround the ReibungshavenFörderelement annular.
  • the reinforcing element may preferably extend over the entire length and protrude in a particularly preferred embodiment in the region of the component which forms the regenerative conveying element.
  • the fibers preferably run in the circumferential direction.
  • the common conveying element is made of fiber composite material or has at least a high proportion of fiber composite material. In particular, it is CFK.
  • the fibers preferably run in the region of the conveying element, which forms the friction stage, essentially in the circumferential direction. Since the regenerative pumping stage is formed in a preferred embodiment as a side channel pump, and corresponding conveying elements such as pockets or the like, it is particularly preferred that the fiber composite material having conveying element in this area for reinforcement has a textile construction. These are in particular textile structures that are woven, wound, knitted and / or braided.
  • the regenerative pumping stage is a side channel pump.
  • the conveying element of the regenerative pumping stage preferably has a plurality of pockets in the circumferential direction, so that due to the resulting turbulence of the gas, the gas is conveyed.
  • the regenerative conveying element having the pockets is preferably designed or arranged such that an opening plane of the pocket openings runs parallel to the axis of rotation of the vacuum pump or surrounds the axis of rotation annularly.
  • the openings of the pockets preferably point in the direction of the side channel.
  • the regenerative conveying element which is formed in particular annular-cylindrical according to the conveying element of the gas friction stage, projects into a channel, so that the friction-stage conveying element is surrounded by the channel both on its inside and on its outside.
  • the friction-stage conveying element is surrounded by the channel both on its inside and on its outside.
  • the regenerative conveying element is also an end face or narrow side of the regenerative conveying element surrounded by the channel.
  • pockets are arranged on the inside and on the outside, respectively.
  • the pockets are formed as outgoing from the front side recesses.
  • the regenerative conveying element thus has, for example, teeth or steps.
  • the regenerative conveying element may be designed such that it has wing-shaped projections arranged radially or at an angle to the radius, which projects into the channel. The pockets are then formed between these wing-shaped projections.
  • the friction stage conveying element and the regenerative conveying element are integrally formed. It is particularly preferred in this case that the friction stage conveying element is formed nikringzylindrisch and merges directly into the likewise annular-cylindrical regenerative conveying element. It is particularly preferred that both the rotor element of the molecular stage and the conveying element of the friction stage are arranged on a common shaft. Since the rotating regenerative conveying element is connected to the friction step conveying element, and in particular is formed in one piece, in a particularly preferred embodiment all rotating conveying elements are arranged on a common shaft. The shaft can thus be driven by a single common electric motor.
  • the vacuum pump may be a vacuum pump having an inlet and an outlet, but may also be a multi-inlet pump having multiple inlets and one outlet.
  • a vacuum pump has a molecular stage 12 adjoining a pump inlet 10. Through the inlet 10, gas is sucked in the direction of an arrow 14 from the molecular stage 12. The molecular stage 12 is followed by a gas friction stage 16 in the conveying direction of the gas. This is in turn followed in the conveying direction of the gas directly to a regenerative pumping stage 18.
  • the molecular stage is formed in the illustrated embodiment as a turbomolecular pump and has a plurality of rotor element forming rotor disks 20 which are arranged on a shaft 22.
  • the rotor disks 20 cooperate with respective stator disks 24 arranged between the rotor disks 20.
  • the stator disks 24 are arranged in a housing 26.
  • a disk-shaped element 30 connected to the shaft 22 is arranged directly downstream of the turbomolecular pump 20, 24.
  • the disk-shaped radially extending member 30 integral with the shaft 22 carries at its outer periphery an annular cylinder 32.
  • the cylinder 32 forms a friction stage impeller. This cooperates with a second friction stage delivery element 34 disposed in the housing 26.
  • the two friction stage conveying elements 32, 34 is formed in the illustrated embodiment as a gas friction stage 16 a Holweck stage.
  • the regenerative stage 18 which is formed in the illustrated embodiment as a side channel pump.
  • the friction stage conveying element 32 protrudes into the regenerative pumping stage 18, so that a projection 36, which is formed integrally with the circular-cylindrical friction-stage conveying element 32 in the illustrated embodiment, forms a regenerative conveying element.
  • Another regenerative conveying element 38 surrounds in the in Fig. 1 illustrated embodiment, the regenerative conveying element 36 annular and has an annular channel 39.
  • the regenerative conveying element 36 has a plurality of pockets 40 distributed around the circumference. Through the pockets 40 there is a swirling of the conveying gas, so that the gas is conveyed in the circumferential direction according to the direction of rotation of the regenerative conveying element 36. The discharge of the conveyed gas then takes place via an outlet 42 in the direction of an arrow 44.
  • the rotary regenerative conveying element 36 having the pockets has, in particular, a multiplicity of concavely formed pockets 40 arranged next to one another in the circumferential direction. In this case, the pockets can in particular have a spherically formed surface.
  • FIGS. 2 and 3 In a further preferred embodiment ( FIGS. 2 and 3 ) is the approach 36 of the cylinder 32, which forms the regenerative conveying element of the
  • the channel 39 surrounded.
  • the channel 39 surrounds an outer side 41, an inner side 43, and an end face 45 of the regenerative conveying element 36.
  • the pockets are provided as provided on the front side 45 recesses ( Fig. 3 ) educated.
  • the recesses formed as pockets 40 may also have other contours and, for example, instead of the illustrated serrated or crenellated design, for example, be wavy.
  • the gas is conveyed through the Holweck stage 32, 34 in the direction of an arrow 48 and enters the side channel 39.
  • the circular cylindrical friction stage conveying element 32 is connected to a radially extending projection 52.
  • This can be based on the friction stage conveying element 32 only radially inward or only radially outward or as in Fig. 3 shown extending in both directions.
  • substantially radially extending vanes 54 are connected to the lug 52, wherein pockets 40 are formed between adjacent vanes 54.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

Eine Vakuumpumpe weist eine Molekularstufe (12), eine Gasreibungsstufe (16) und eine regenerative Pumpstufe (18) auf. Ein insbesondere kreisringförmig ausgebildetes Reibungsstufen-Förderelement (32) der Gasreibungsstufe (16) ragt in die regenerative Pumpstufe (18) zur Ausbildung eines Regenerativ-Förderelements (36).

Description

  • Zur Erzeugung von Hochvakuum ist es bekannt, unterschiedliche Pumpentypen miteinander zu kombinieren. Die entsprechenden Pumpen sind hierbei in Strömungsrichtung hintereinander geschaltet und insbesondere in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Aus EP 1 668 255 ist eine derartige Vakuumpumpe bekannt, bei der in einem gemeinsamen Gehäuse eine Molekularstufe, eine Gasreibungsstufe sowie eine regenerative Pumpstufe angeordnet sind. Als Molekularstufe ist eine Turbomolekularpumpe vorgesehen, die mehrere auf einer Welle angeordnete Rotorscheiben mit dazwischen angeordneten Statorscheiben aufweist. In Strömungsrichtung an die Turbomolekularpumpe anschließend ist als Gasreibungsstufe eine Holweck-Pumpe vorgesehen. Die Holweck-Pumpe weist einen kreisringförmigen als Förderelement dienenden Zylinder auf, der über ein scheibenförmiges Element mit der Welle verbunden ist. Innerhalb dieses kreisringförmig angeordneten Zylinders ist als regenerative Pumpstufe eine Seitenkanalpumpe angeordnet. Eine Oberfläche mit Taschen aufweisendem Förderelement der Seitenkanalpumpe ist mit dem scheibenförmigen Element, das auf der gemeinsamen Welle angeordnet ist, verbunden und ragt in einen ringförmigen Kanal. Bei dem Zylinder der in EP 1 668 255 beschriebenen Holweck-Stufe handelt es sich um ein von dem Förderelement der Seitenkanalpumpe unabhängiges Bauteil, wobei beide Bauteile von demselben scheibenförmigen Verbindungselement getragen werden. Die Montage einer derartigen Pumpe, bei der die Seitenkanalpumpe innerhalb der Holweck-Pumpe angeordnet ist, ist insbesondere bei der Einhaltung der geforderten sehr engen Toleranzen aufwendig.
  • Aufgabe der Erfindung ist es eine Vakuumpumpe zu schaffen, mit der bei einfacher Montage hohe Ausstoßdrücke von insbesondere mehr als 5 - 30 mbar erzielt werden können.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.
  • Die erfindungsgemäße Vakuumpumpe weist eine Molekularstufe auf, die vorzugsweise von einer Turbomolekularpumpe ausgebildet ist. Diese weist ein insbesondere mehrere Rotorscheiben aufweisendes Rotorelement auf, das auf einer Welle angeordnet ist und mit insbesondere in einem Pumpengehäuse angeordneten Statorscheiben zusammenwirkt. An die Molekularstufe schließt sich in Strömungsrichtung eine Gasreibungsstufe an. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um eine oder mehrere Holweck-Stufen. In Strömungsrichtung schließt sich sodann die Gasreibungsstufe für eine regenerative Pumpstufe an, bei der es sich in bevorzugter Ausführungsform um eine Seitenkanalpumpe handelt. Sofern mehrere Holweck-Stufen vorgesehen sind, ist die regernative Pumpstufe vorzugsweise mit dem Auslass der letzten Holweck-Stufe verbunden. Erfindungsgemäß ist ein Reibungsstufen-Förderelement der Gasreibungsstufe derart ausgebildet, dass es in die regenerative Pumpstufe zur Ausbildung eines Regenerativ-Förderelements ragt. Durch diese erfindungsgemäße Konstruktion des Regenerativ-Förderelements in Verbindung mit dem Reibungsstufen-Förderelement kann die Montage erheblich vereinfacht werden. Des Weiteren ist es möglich, aufgrund insbesondere einer unmittelbaren Anbindung der regenerativen Pumpstufe an die Gasreibungsstufe hohe Ausstoßdrücke von mehr als 5 - 30 mbar zu erzielen.
  • Erfindungsgemäß ist es hierbei besonders bevorzugt, dass das Reibungsstufen-Förderelement und das Regenerativ-Förderelement einstückig ausgebildet sind. Durch diese Einstückigkeit ist eine Verbindung zwischen diesen beiden Förderelementen, die insbesondere im Wesentlichen jeweils einen kreisringförmigen Querschnitt aufweisen, nicht erforderlich. Dies hat den Vorteil, dass die durch die Verbindung hervorgerufenen Materialbelastungen nicht auftreten. Insbesondere wäre es bei einer Verbindung erforderlich, dass sich die beiden Elemente beispielsweise in Längsrichtung überlappen. Dies führt dazu, dass in diesem Bereich höhere Fliehkräfte auftreten. Dies kann zu Spannungen, insbesondere im Bereich der Verbindung und somit zu Beschädigungen der Bauteile führen.
  • Besonders bevorzugt ist es, dass die beiden aus einem Material als ein Stück ausgebildeten Förderelemente aus Aluminium oder einer Aluminiumliegerung hergestellt sind. Aufgrund der hohen Rotationsgeschwindigkeit kann gegebenenfalls ein Armierungselement vorgesehen sein. Das Armierungselement weist insbesondere faserverstärkten Kunststoff, vorzugsweise CFK auf. Das Armierungselement kann hierbei vorzugsweise ebenfalls kreisringförmig ausgebildet sein und das ReibungsstufenFörderelement ringförmig umgeben. Hierbei kann sich das Armierungselement vorzugsweise über die gesamte Länge erstrecken und in besonders bevorzugter Ausführungsform in den Bereich des Bauteils ragen, das das Regenerativ-Förderelement ausbildet. Bei einem ein Faserverbundwerkstoff aufweisenden oder aus diesem hergestellten Armierungselement verlaufen die Fasern vorzugsweise in Umfangsrichtung.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des einstückig ausgebildeten Förderelements für die Reibungsstufe und die Regenerativstufe ist das gemeinsame Förderelement aus Faserverbundwerkstoff hergestellt oder weist zumindest einen hohen Anteil an Faserverbundwerkstoff auf. Insbesondere handelt es sich um CFK. Die Fasern verlaufen hierbei vorzugsweise im Bereich des Förderelements, das die Reibungsstufe ausbildet, im Wesentlichen in Umfangsrichtung. Da die regenerative Pumpstufe in bevorzugter Ausführungsform als Seitenkanalpumpe ausgebildet ist, und entsprechende Förderelemente wie Taschen oder dergleichen aufweist, ist es besonders bevorzugt, dass das Faserverbundwerkstoff aufweisende Förderelement in diesem Bereich zur Verstärkung eine Textilkonstruktion aufweist. Hierbei handelt es sich insbesondere um Textilkonstruktionen, die gewebt, gewickelt, gestrickt und/ oder geflochten sind. Besonders bevorzugt ist hierbei die Herstellung zumindest dieses Bereichs des Förderelements mittels der TFP-Technologie (Tailored-Fiber-Placement-Technologie). Derartige Verfahren sind insbesondere unter http://www.ipfdd.de/Komplexe-Strukturkomponenten-Tailored.424.0.html?&L=1 beschrieben.
  • In bevorzugter Ausführungsform handelt es sich bei der regenerativen Pumpstufe um eine Seitenkanalpumpe.
  • Das Förderelement der regenerativen Pumpstufe weist vorzugsweise in Umfangrichtung mehrere Taschen auf, so dass aufgrund der entstehenden Verwirbelungen des Gases ein Fördern des Gases erfolgt. Das die Taschen aufweisende Regenerativ-Förderelement ist hierbei vorzugsweise derart ausgebildet bzw. angeordnet, dass eine Öffnungsebene der Taschenöffnungen parallel zur Drehachse der Vakuumpumpe verläuft bzw. die Drehachse ringförmig umgibt. Die Öffnungen der Taschen weisen vorzugsweise in Richtung des Seitenkanals.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ragt das Regenerativ-Förderelement, das insbesondere entsprechend dem Förderelement der Gasreibungsstufe kreisringzylindrisch ausgebildet ist, in einen Kanal, so dass das Reibungsstufen-Förderelement sowohl an seiner Innen-, als auch an seiner Außenseite von dem Kanal umgeben ist. Vorzugsweise ist auch eine Stirnseite bzw. Schmalseite des Regenerativ-Förderelements von dem Kanal umgeben. Es ist möglich, dass auf der Innen- und auf der Außenseite jeweils Taschen angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Taschen als von der Stirnseite ausgehende Ausnehmungen ausgebildet. In Seitenansicht weist das Regenerativ-Förderelement somit beispielsweise Zacken oder Stufen auf.
  • Unter Bezugnahme auf eine weitere bevorzugte Ausführungsform kann das Regenerativ-Förderelement derart ausgebildet sein, dass es radial oder in einem Winkel zum Radius angeordnete flügelförmige Ansätze aufweist, die in den Kanal ragen. Zwischen diesen flügelförmigen Ansätzen sind sodann die Taschen ausgebildet.
  • Zur Vereinfachung der Montage und zur Verringerung der Kosten ist es ferner bevorzugt, dass das Reibungsstufen-Förderelement und das Regenerativ-Förderelement einstückig ausgebildet sind. Besonderes bevorzugt ist es hierbei, dass das Reibungsstufen-Förderelement kreisringzylindrisch ausgebildet ist und unmittelbar in das ebenfalls kreisringzylindrisch ausgebildete Regenerativ-Förderelement übergeht. Besonders bevorzugt ist, dass sowohl das Rotorelement der Molekularstufe als auch das Förderelement der Reibungsstufe auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind. Da das sich drehende Regenerativ-Förderelement mit dem Reibungsstufenförderelement verbunden ist, und insbesondere einstückig ausgebildet ist, sind in einer besonders bevorzugten Ausführungsform sämtliche drehenden Förderelemente auf einer gemeinsamen Welle angeordnet. Die Welle kann somit durch einen einzigen gemeinsamen Elektromotor angetrieben werden.
  • Bevorzugt ist es ferner, dass alle drei Pumpstufen in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, so dass eine sehr kompakte Bauweise realisiert werden kann. Bei der Vakuumpumpe kann es sich um eine einen Einlass und einen Auslass aufweisende Vakuumpumpe, jedoch auch um eine mehrere Einlässe und einen Auslass aufweisende Multi-Inlet-Pumpe handeln. Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische, vereinfachte Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe,
    Fig. 2
    eine schematische Schnittansicht des Bereichs der regenerativen Pumpstufe einer zweiten Ausführungsform,
    Fig. 3
    eine schematische Seitenansicht eines Ausschnittes des in Fig. 2 dargestellten Regenerativ-Förderelements und
    Fig. 4
    eine schematische Schnittansicht des Bereichs der regenerativen Pumpstufe einer dritten Ausführungsform.
  • Eine Vakuumpumpe weist eine sich an einen Pumpeneinlass 10 anschließende Molekularstufe 12 auf. Durch den Einlass 10 wird von der Molekularstufe 12 Gas in Richtung eines Pfeils 14 angesaugt. An die Molekularstufe 12 schließt sich in Förderrichtung des Gases eine Gasreibungsstufe 16 an. An diese schließt sich wiederum in Förderrichtung des Gases unmittelbar eine regenerative Pumpstufe 18 an.
  • Die Molekularstufe ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Turbomolekularpumpe ausgebildet und weist mehrere ein Rotorelement ausbildende Rotorscheiben 20 auf, die auf einer Welle 22 angeordnet sind. Die Rotorscheiben 20 wirken mit jeweils zwischen den Rotorscheiben 20 angeordneten Statorscheiben 24 zusammen. Die Statorscheiben 24 sind in einem Gehäuse 26 angeordnet.
  • In Pumprichtung 28 ist ein mit der Welle 22 verbundenes, scheibenförmiges Element 30 der Turbomolekularpumpe 20, 24 unmittelbar nachgeordnet. Das fest mit der Welle 22 verbundene, scheibenförmige, radial verlaufende Element 30 trägt an seinem äußeren Umfang einen kreisringförmigen Zylinder 32. Der Zylinder 32 bildet ein Reibungsstufen-Förderelement aus. Dies wirkt mit einem zweiten Reibungsstufen-Förderelement 34, das in dem Gehäuse 26 angeordnet ist, zusammen. Durch die beiden Reibungsstufen-Förderelemente 32, 34 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Gasreibungsstufe 16 eine Holweck-Stufe ausgebildet.
  • In Strömungsrichtung 28 schließt sich an die Holweck-Pumpe 32, 34 die Regenerativ-Stufe 18 an, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als Seitenkanalpumpe ausgebildet ist. Hierzu ragt das Reibungsstufen-Förderelement 32 in die Regenerativ-Pumpstufe 18 vor, so dass ein Ansatz 36, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einstückig mit dem kreiszylindrischen Reibungsstufen-Förderelement 32 ausgebildet ist, ein Regenerativ-Förderelement ausbildet. Ein weiteres Regenerativ-Förderelement 38 umgibt in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel das Regenerativ-Förderelement 36 ringförmig und weist einen Ringkanal 39 auf.
  • Das Regenerativ-Förderelement 36 weist am Umfang verteilt eine Vielzahl von Taschen 40 auf. Durch die Taschen 40 erfolgt ein Verwirbeln des gefördernden Gases, so dass das Gas in Umfangsrichtung entsprechend der Drehrichtung des Regenerativ-Förderelementes 36 gefördert wird. Der Ausstoß des geförderten Gases erfolgt sodann über einen Auslass 42 in Richtung eines Pfeils 44. Das die Taschen aufweisende rotierende Regenerativ-Förderelement 36 weist insbesondere eine Vielzahl konkav ausgebildeter in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneter Taschen 40 auf. Die Taschen können hierbei insbesondere eine sphärisch ausgebildete Oberfläche aufweisen.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform (Fign. 2 und 3) ist der Ansatz 36 des Zylinders 32, der das Regenerativ-Förderelement ausbildet von dem
  • Kanal 39 umgeben. Der Kanal 39 umgibt eine Außenseite 41, eine Innenseite 43, sowie eine Stirnseite 45 des Regenerativ-Förderelements 36. In dem in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Taschen als an der Stirnseite 45 vorgesehene Ausnehmungen (Fig. 3) ausgebildet. Die als Ausnehmungen ausgebildeten Taschen 40 können auch andere Konturen aufweisen und bspw. anstatt der dargestellten zacken- oder zinnenförmigen Ausgestaltung bspw. auch wellenförmig ausgebildet sein. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform wird das Gas durch die Holweck-Stufe 32, 34 in Richtung eines Pfeils 48 gefördert und tritt in den Seitenkanal 39 ein.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (Fig. 4) ist das kreiszylindrisch ausgebildete Reibungsstufen-Förderelement 32 mit einem radial verlaufenden Ansatz 52 verbunden. Dieser kann sich bezogen auf das Reibungsstufen-Förderelement 32 nur radial nach innen oder nur radial nach außen oder wie in Fig. 3 dargestellt in beide Richtungen erstrecken. Mit dem Ansatz 52 sind bspw. im Wesentlichen radial verlaufende Flügel 54 verbunden, wobei zwischen benachbarten Flügeln 54 Taschen 40 ausgebildet sind.

Claims (15)

  1. Vakuumpumpe mit
    einer Molekularstufe (12),
    einer sich an die Molekularstufe (12) anschließenden Gasreibungsstufe (16) und
    einer sich an die Gasreibungsstufe (16) anschließenden regenerativen Pumpstufe (18),
    einem insbesondere einen kreisringförmigen Querschnitt aufweisendes Reibungsstufen-Förderelement (32) der Gasreibungsstufe (16), das in die regenerative Pumpstufe (18) zur Ausbildung eines Regenerativ-Förderelements (36) ragt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Reibungsstufen-Förderelement (32) und das Regenerativ-Förderelement (36) einstückig ausgebildet sind.
  2. Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das einstückig ausgebildete Reibungsstufen- und Regenerativ-Förderelement (32, 36) aus Aluminium oder einer Aluminium-Liegerung hergestellt ist.
  3. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das einstückig ausgebildete Reibungsstufen- und Regenerativ-Förderelement (32, 36) ein Armierungselement aufweist, das insbesondere aus Faserverbundwerkstoff, vorzugsweise CFK hergestellt ist.
  4. Vakuumpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Armierungselement das Reibungsstufen-Förderelement insbesondere ringförmig umgibt.
  5. Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das einstückig ausgebildete Reibungsstufen-/ Regenerativ-Förderelement (32, 36) Faserverbundwerkstoff aufweist, vorzugsweise CFK aufweist.
  6. Vakuumpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibungsstufen-Förderelement im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufende Fasern aufweist.
  7. Vakuumpumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das einstückig mit dem Reibungsstufen-Förderelement (32) ausgebildete Regenerativ-Förderelement (36) zur Verstärkung eine Textilkonstruktion aufweist.
  8. Vakuumpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Textilkonstruktion gewebt, gewirkt, gestrickt und/ oder geflochten ist.
  9. Vakuumpumpe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Textilkonstruktion mittels TFP (Tailored-Fiber-Placement-Technologie) hergestellt ist.
  10. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 - 9 dadurch gekennzeichnet, dass die regenerative Pumpstufe (18) als Seitenkanalpumpe ausgebildet ist und/ oder dass die Gasreibungsstufe als Holweck-Pumpe (32, 34) ausgebildet ist und/ oder dass die Molekularstufe (12) als Turbomolekularpumpe (20, 22) ausgebildet ist.
  11. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Regenerativ-Förderelement (36) in Umfangsrichtung mehrere Taschen (40) aufweist.
  12. Vakuumpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (40) des Regenerativ-Förderelements (36) an einer Außenseite (41) und/oder einer Innenseite (43) und/oder einer Stirnseite (45) des Regenerativ-Förderelement (36) angeordnet sind.
  13. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (40) des Regenerativ-Förderelements (36) durch benachbart angeordnete Flügel (54) ausgebildet sind.
  14. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorelement (20) der Molekularstufe (12) und das Reibungsstufen-Förderelement (32) auf einer gemeinsamen Welle (22) angeordnet sind.
  15. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass alle drei Pumpstufen (12, 16, 18) in einem gemeinsamen Gehäuse (26) angeordnet sind.
EP20140172006 2013-06-15 2014-06-11 Vakuumpumpe Withdrawn EP2813710A3 (de)

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