EP3088743A1 - Seitenkanal-vakuumpumpstufe mit einem unterbrecher, der auf der saugseite abgeschrägt ist - Google Patents
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- EP3088743A1 EP3088743A1 EP16171251.8A EP16171251A EP3088743A1 EP 3088743 A1 EP3088743 A1 EP 3088743A1 EP 16171251 A EP16171251 A EP 16171251A EP 3088743 A1 EP3088743 A1 EP 3088743A1
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Definitions
- the invention relates to a vacuum pumping stage.
- the prior art includes vacuum pumping stages of screw pumps, which essentially consist of two parts, namely a stator and a rotor rotating in the stator. Multi-start threads are mounted on the outer diameter of the rotor and on the inner diameter of the stator.
- Side channel pumps that is to say pumps which have at least one vacuum pump stage in the form of a side channel pumping stage
- pumps which have at least one vacuum pump stage in the form of a side channel pumping stage
- These can for example be combined well with turbomolecular pumps or other molecular pumps.
- the rotor parts of both pumps can be accommodated on a shaft, so that both form a structural unit.
- the side channel pumping stages usually have an impeller, that is to say a rotor, which has peripheral blades in a channel at its edge.
- a further embodiment relates to a vacuum pumping stage having an inlet, an outlet and a channel, which has two side walls and a channel bottom, wherein a rotor with a rotor portion dips into the channel and by pumping action of rotor portion and channel is achieved, and with an intermediate Inlet and outlet arranged breaker.
- Vacuum pumps or vacuum pump assemblies composed of vacuum pumps are used to generate such vacuum conditions.
- vacuum pump stages are used according to different principles of action, which are adapted to different pressure ranges to compress gas from the desired final vacuum to the atmosphere.
- side channel pumping stages are used to compress the atmosphere.
- these blades run around in a channel and promote a vortex-like gas flow between inlet and outlet.
- the gas stream follows the blades during the circulation and is at a so-called scraper or breaker detached and supplied to the outlet.
- Such side channel pumping stages are for example in the DE 10 2009 021 642 A1 and the DE 10 2010 019 940 A1 disclosed.
- the prior art ( DE 33 17 868 A1 ) includes a friction pump in which surface areas with different roughness are present at least in a part of the pump-active surfaces, such that the roughness of the area facing away from the conveying direction surface areas is greater than the roughness of the surface areas facing the conveying direction.
- This prior art friction pump can be further improved in terms of pumping action.
- JP H 01 267390 A a side channel pump, in which a plurality of side channels are arranged, which are designed to interact with pump-active surfaces of the rotor.
- the prior art vacuum pump can be further improved in terms of pumping power.
- the invention further relates to a further vacuum pumping stage in which a breaker is arranged between the inlet and the outlet.
- the prior art ( DE 103 34 950 A1 ) includes a side channel compressor having an inlet, an outlet and a rotor and a channel, wherein the rotor is immersed with a rotor portion in the channel and a pumping action is achieved by cooperation of rotor portion and channel.
- the rotor usually dips into the channel with rotor blades arranged on the rotor.
- a breaker is arranged between the inlet and the outlet.
- the breaker encloses the rotor on all sides and, as is known in practice, abruptly in the vicinity of the rotor Outlet where the side channel ends, as well as near the inlet where the side channel begins.
- the breaker is designed such that the rotor blades uniformly increasingly enclosed, or released evenly decreasing again.
- the respective rotor blade is thus gradually enclosed by the breaker and constantly, or again continuously released. It does not come to an abrupt, but a continuous and uniform stripping of the compressed gas components of the respective rotor blades.
- This measure is implemented at the beginning as well as at the end of the breaker, ie at the inlet and at the outlet. As a result, the formation of disturbing sound components in the interrupter area is suppressed and a gas flow at the discharge nozzle is reduced. This leads to an increase in the efficiency.
- This belonging to the prior art embodiment has the disadvantage that the efficiency is not fully exploited.
- the technical problem underlying the invention is to provide an improved vacuum pumping stage for threaded or side channel pumps, which are used in molecular and viscous pressure ranges to achieve an increase in performance of the pump.
- the vacuum pumping stage with an inlet, an outlet, a rotor and a channel, wherein the rotor with a rotor portion dips into the channel and a pumping action is achieved by interaction of rotor portion and channel, in which rotor blades on the rotor are arranged, and which has a rotor disposed between the inlet and outlet, and in which the interrupter on a side facing the inlet has a chamfer, characterized in that the chamfer is arranged on an outer radius of the side channel.
- the rotor has a main body and arranged on the main body rotor blades.
- the rotor is arranged in the side channel pumping stage such that the main body of the rotor is associated with two axial sealing surfaces of the side channel pumping stage. These axial sealing surfaces expand to the so-called side channel in which the blades of the rotor rotate.
- the breaker interrupts the side channel between inlet and outlet.
- the chamfering according to the invention on the side facing the inlet advantageously has a depth which is greater than the depth of the axial sealing surface of the pumping stage in the axial direction of the pumping stage. This means that the chamfer is designed to run into the side channel.
- the vacuum pumping stage according to the invention has the advantage that the bevel in the area of the breaker is provided only at the inlet. This increases the efficiency of the pumping stage over the prior art, in which the bevel is additionally arranged in the region of the outlet.
- the chamfer has an opening angle ⁇ of the chamfer, which is formed between the at least one chamfer and a central axis, and that with the opening angle ⁇
- Corresponding supplementary angle ⁇ corresponds to a blade angle ⁇ of the rotor blades.
- the compressed gas from the blades flows into the side channel in all directions.
- the formation of the vortex flow is not favored, but adversely affected.
- the gas flows only in the direction in which the chamfer is arranged, since on the other sides of the channel surrounds the rotor blades.
- the gas flows in the region of the chamfer in this area and is sucked by the rotor blades on the sides and ejected again on the side opposite the chamfer.
- the breaker mold according to the invention acts like a Laval nozzle.
- the gas in the blades expands in the direction of the bevel and becomes cooled.
- the gas pressure at the inlet and in particular the gas pressure in the rotor blades decreases. This favors the gas suction on the sides of the rotor blades. Due to the ordered gas flow above the rotor blades because of the breaker shape according to the invention a rapid formation of an ordered vortex flow is achieved immediately after the breaker. This in turn leads to an increase in the pumping speed and an increase in the compression of the pump.
- the breaker has the bevel only at the inlet. This means that the breaker at the outlet region has the abrupt end known from the prior art. For increasing the pumping speed and the compression of the pump, it is sufficient or even conducive to bevel the duct only at the inlet area.
- the breaker has a length d 1 , which corresponds to at least one blade length.
- Breaker means the area which has a reduced cross-section with respect to the channel.
- the at least one bevel has a length d 2 which corresponds to at least one or two blade lengths. This also achieves optimum pumping speed and optimum compression.
- a further advantageous embodiment of the invention provides that the at least one bevel linear is trained. As a result, the formation of the vortex flow is optimally favored.
- a further advantageous embodiment of the invention provides that the channel has a round or polygonal cross-section or a polygonal cross-section with rounded corners. For both cross-sectional shapes, tapering towards the inlet is beneficial to optimize pump performance.
- the channel has at least one side wall and the at least one side wall of the channel is formed curved. This design of the side channel is particularly advantageous.
- the bevel is formed in the radial direction of the vacuum pumping stage in the transition into the side channel over the entire width of the channel. This also positively influences the formation of the turbulent flow.
- Another advantageous embodiment of the invention provides that the chamfer in the radial direction of the vacuum pump stage at the transition into the side channel only has a part of the entire width of the channel.
- the chamfer has a maximum depth corresponding to the axial depth of the channel. This embodiment allows a good formation of the vortex flow.
- the chamfer has a maximum depth up to an axial sealing surface of the rotor disc in the blade-less area. This embodiment also already allows a sufficient formation of the turbulent flow.
- Fig. 1 shows a vacuum pump with a housing 1 and three pumping units 14, 16, 18.
- the housing 1 is provided with a gas inlet opening 2 and a gas outlet opening 4.
- the pump units consist of rotating and fixed gas-conveying components.
- the rotating components are mounted on a shaft 6 in the axial direction one behind the other.
- To operate the shaft 6 includes a drive system 8 and bearing elements 10 and 12.
- the fixed components are firmly connected to the housing 1.
- One of the gas inlet opening facing pump unit 14 is formed as a turbomolecular pump.
- the following in the direction of gas flow pump unit 16 consists of several subunits 16a, 16b, 16c. These each have one or more molecular pumping stages according to the type of Gaede, hereinafter called Gaede stages. Within the subunits, the Gaede stages are connected in parallel. The subunits themselves are connected in series. This means that connecting elements 34a for the subunit 16a and 34b for the subunit 16b, the input sides and on the other side, the output sides of Gaede stages together so that a parallel gas flow in the individual subunits is made possible.
- the subunits are interconnected by connecting members 36a, 36b and 36c so that the output side of one subunit is connected to the input side of the following subunit, respectively.
- the gas outlet opening facing pump unit 18 is formed as a multi-stage side channel pump. In the Fig. 1 shown pump is shown only by way of example.
- the invention relates to all vacuum pumps in which side channel pumping stages and / or screw pumps are provided.
- grooves are arranged in the surface of thread grooves and / or that grooves are arranged in the surfaces of stators and / or rotors.
- the Fig. 2 to 6 show possible structures that are uniformly mounted in a surface 41, such as a thread groove of a side channel or on a rotor.
- Fig. 2 shows a structure with grooves 40 having a rounded bottom.
- the grooves 40 are arcuate.
- Fig. 3 shows a trapezoidal structure with a conically tapering cross section
- Fig. 4 shows a triangular structure with a conically tapering cross section.
- Fig. 5 is shown a rectangular structure.
- Fig. 6 again shows a triangular structure having an asymmetric configuration.
- the depth of the grooves 40 may vary from 1 ⁇ m to 100 ⁇ m.
- the groove width, or the distance between the individual grooves 40, can vary from 1 ⁇ m to 1 mm.
- the grooves 40 may be machined into the surface 41 along the flow direction, transverse to the flow direction, and at an angle to the flow direction of the gas.
- the grooves 40 can also be generated with a grindstone in a surface 41.
- the grooves 40 have an irregular structure in this case.
- the rough surface should have a roughness of 0.1 .mu.m to 100 .mu.m, preferably from 2 .mu.m to 100 .mu.m.
- all profiles in the Fig. 2 to 7 are shown formed in the grooves 40 standing air, so that the gas friction on the surface 41 is reduced. This effect affects the sliding of gas layers. By influencing these so-called boundary layer forces, a sliding of the gases on the surface of the pump-active surfaces is favored. As a result, the speed of the circulation flow and the intensity of the energy exchange between the pump-active surfaces of the rotor and stator is increased. This leads to an increase in compression, a reduction in power consumption and an increase in pumping speed.
- Fig. 8 is a thread groove 50 of a threaded pump shown.
- the thread groove 50 which is arranged, for example, in a stator 51, as well as the adjoining surfaces of the thread groove 50 are coated with a coating 52 which reduces the friction and improves the sliding properties of the surface compared to an uncoated surface, for example a metal surface, for example aluminum or stainless steel. Also by this measure, the gas friction is reduced at the channel surface, whereby the above advantages occur.
- Fig. 9 shows a vacuum pump 100 with a gas inlet 102 and a gas outlet 103 and a housing 101.
- the housing 101 is composed of four housing parts 120, 121, 122, 123, which receive the components of the vacuum pump 100.
- Gas entering the vacuum pump 100 through the gas inlet 102 first enters a molecular stage 105. It has an inner stator 505 provided with an internal thread groove 507 and an outer stator 506 provided with an outer thread groove 508. Between inner stator and outer stator, a smooth surface cylinder 502 is provided, which is connected to the rotor 500.
- the molecular step 105 is thus designed as a Holweck stage. In the Fig. 9 Holweck stage shown is symmetrical with a surrounding of stator components second cylinder 502 'and therefore operates in two stages.
- the rotor is connected to a shaft 108, which is rotatably mounted in rolling bearings 110 and 111.
- rolling bearings 110, 111 passive and active magnetic bearings can also be used.
- On the shaft 108 at least one permanent magnet 113 is arranged, which cooperates with a stationary coil 112 and forms a drive 107 together with this.
- the rolling bearing 110, the drive 107 and the molecular stage 105 are arranged in the housing parts 120, 121.
- the shaft 108 passes through the housing part 122, which includes a side channel pumping stage 104.
- the side channel pumping stage 104 is formed by a side channel 401 and an impeller 400, wherein on the impeller 400 at least one blade 402 is arranged, which rotates in the side channel by the rotation of the shaft 108, thus generating the pumping action.
- Gas passes through a transfer channel 124 from the molecular stage 105 into the side channel stage 104 and is expelled through another transfer channel 125.
- the gas passes through the transfer channel 125 into a pre-vacuum stage 106.
- This is likewise designed as a side channel pumping stage, the geometry of the blades 602 arranged on the rotor 600 and rotating in the side channel 601 here deviating from the geometry of the blades 402. From this pumping stage 106, the gas from the vacuum pump 100 is discharged through the gas outlet 103.
- Fig. 10 shows a section through the housing part 122 along the line II of Fig. 9 ,
- the impeller 400 sits on the shaft 108.
- This has an edge 403, on which along the circumference evenly distributed blades 402 are arranged.
- the side channel 401 surrounds the impeller, wherein the side channel in the radial direction surrounds the blade region of the impeller in a substantially annular manner. Only over part of the circumference of the housing adjacent to the impeller.
- This section forms a breaker 404 which separates the suction and discharge sides and at which the gas flow, which forms in the side channel and follows the rotation of the impeller, is detached therefrom and transferred to the transfer channel 125.
- the side channel 401 has a channel bottom 420 and two side walls 421, 422.
- the side walls 421, 422 are curved. That is, they have a concave shape.
- the blades 402 of the impeller or rotor 400 project completely into the side channel 401.
- a radius R S 1 of a blade root 423 is equal to the radius R S 1 of a radially in the direction of Wave arranged boundary surface 424 of the side channel 401st
- the vanes 402 are completely immersed in the side channel 401.
- the pumping power of the side channel pumping stage is significantly improved.
- the web between the blades as low as possible (not shown).
- the volume of gas filled with gas should be as large as possible.
- Improvements in vacuum technology data are also achieved by optimizing the side channel radius R S 3 (80% to 120% of the rotor width) and the distance between two centers of the side channel semicircles d S 1 (20% to 120% of the rotor width).
- the optimum radius R S3 and distance d S 1 depend on the peripheral speed of the rotor disk and on the blade size.
- the dimensions of R, R 1, R 3 R, R1 d, blade height h and blade angle ⁇ are predetermined.
- the dimension R S 1 is predetermined by the lower blade edge of the rotor disk.
- ⁇ denotes the axial gap between the rotor and the stator disc.
- the axial gap ⁇ may preferably be from 0.01 mm to 0.5 mm. Small axial gaps are useful on the discharge side and large axial gaps on the suction side. If a labyrinth seal is used on the axial surface between the rotor and the stator disks, the axial gap may be more than 0.5 mm.
- the guideline values for the axial gaps can be selected as follows: ⁇ ⁇ 0 . 3 mm f u ⁇ r p 2 ⁇ 10 mbar ⁇ ⁇ 0 . 2 mm f u ⁇ r 10 mbar ⁇ p 2 ⁇ 10 mbar ⁇ ⁇ 0 . 15 mm f u ⁇ r p 2 ⁇ 100 mbar
- Fig. 12 a comparison of rectangular in cross-sectional side channels and side channels with two semi-circular in cross-section side walls with V-shaped rotor blades at 800 Hz and 1000 Hz rotational frequency in comparison is shown.
- the curves 716, 717, 718, 719 represent the course of the compression as a function of the pressure.
- the lower two curves 718, 719 refer to a rotation frequency of 800 Hz.
- a side channel with semicircular side walls has a higher compression (curve 718). on as a prior art belonging in the cross section rectangular channel (curve 719).
- the two upper curves 716, 717 refer to a rotational frequency of 1000 Hz.
- the upper curve 716 represents the compression as a function of pressure for a side channel with semi-circular semicircular side walls. Again, the compression is significantly increased by the inventive design of the side channel against a side channel with a rectangular cross-section (curve 717). It is recognizable, that the side channels with two semi-circular in cross section side walls have a much better compression.
- Fig. 13 the dependence of the compression factor on the axial gap is shown. Like the legend in Fig. 13 As can be seen above, axial gaps between 0.15 mm and 0.4 mm have been detected. The compression factor k 0 is greater, the smaller the axial gap is.
- rotor disks of a multi-stage side channel pump with the same blade size have the same speed, but depending on the rotor disc diameter R R 1 have different peripheral speeds. For this reason, rotor disks with different diameters R R 1 and the same blade size should have side channels with different radii R S3 and distances d S 1 .
- the compression factor is given as a function of the outlet pressure p 2 , rotation frequency f and side channel diameter R S3 .
- the in the Fig. 14a and 14b The compression factor shown is given for the following example:
- the compression factor is shown as a function of the outlet pressure p 2 , rotational frequency f, distance d S 1 .
- Fig. 16 shows the impeller 400 with the blades 402.
- the blades 402 are V-shaped.
- the blade ground has in the region of a median plane 425 of the impeller 400 a projection that rises from edges 426, 427 of the blade root to the median plane 425.
- the impeller 400 rotates in the direction of arrow A.
- Fig. 17 shows the impeller 400 according to Fig. 16 in side view in the direction of arrow B.
- the impeller 400 carries the V-shaped blades 402.
- the blades have a blade base 423 on. Above the blade bottom 423 is a projection 428 over.
- An optimal blade height is 60% to 100% of the rotor disk width.
- An optimum side channel radius depends on the peripheral speed of the rotor disk 400 and may be from 80% to 120% of the rotor disk width.
- the distance d S 1 also depends on the peripheral speed of the rotor disk and may be from 20% to 120% of the rotor disk width.
- the optimum number of blades or the optimal distance between the blades does not depend on the speed.
- the optimal distance between the blades is proportional to the blade size and also depends on the side channel size. It is from 50% to 100% of the rotor disk width, the optimum spacing between the blades is less than or equal to 55% for small side channels (side channel area no greater than 2.5 times the blade area) and greater than or equal to 85% for large side channels (side channel area not less than 5 times the blade area).
- the optimum number of blades thus becomes smaller with increasing side channels, or the optimum distance between blades is larger.
- the side channel area A SK and the blade area A Sch can be calculated using equations 4 to 7.
- the web width of the blades should be as small as possible.
- the minimum web width is limited by the manufacturing accuracy and the material strength of the rotor disk.
- Fig. 18 to 20 show further design possibilities of a side channel.
- the side channel 401 is circular in shape.
- the side channel 401 has no plan side channel bottom, but overall a circular cross-section.
- the side channel 401 is also circular. However, the radius of the side channel 401 is smaller than in FIG Fig. 18 shown.
- the side channel 401 has concave side walls 421, 422.
- the channel bottom 420 is flat.
- the side channel cross-sectional diameter is advantageously formed constant over the entire circumference of the side channel.
- the side channel cross-sectional diameter decreases from an inlet 124 to an outlet 125.
- Fig. 9 are the inlet 124 and the outlet 125 diametrically opposite.
- an inlet 124 ' is drawn.
- the side channel cross-sectional diameter can decrease from the inlet 124 'to the outlet 125. This reduction can be linear with the circumferential angle. It can also be another function of the circumferential angle.
- a side channel surface is shown with a centerline 126 of the side channel as a function of radius and angle ⁇ .
- the reduction of the side channel area may, as in Fig. 21a shown, done from above. It can also be done from below, as in the illustration Fig. 21b shown. However, it can also be done from above and from below, as in the illustration Fig. 21c shown.
- the side channel diameter may also be reduced from one side or both sides along the side channel from the inlet 124 'to the outlet 125. The inlet 124 'is in Fig. 10 shown.
- Fig. 22 shows a further embodiment of a side channel 401.
- the side channel 401 has side walls 421, 422 which are formed in a circular section.
- the channel bottom 420 is also not shown plan in this embodiment, but consists of two circular sections with a radius R S. 3
- Fig. 23 shows another embodiment of an embodiment of the side channel 401.
- the side channel 401 has curved side surfaces 421, 422 and a not plan trained channel bottom 420.
- the curved side surfaces 421, 422 in this case do not correspond to circular sections.
- a breaker 404 is in Fig. 10 shown.
- the breaker is in the side channel pumping stage 104 of Fig. 9 arranged.
- the description of the figure Fig. 9 and 10 are fully transferable to the present invention.
- FIG. 12 shows a prior art breaker 404 having an inlet 701 and an outlet 702.
- the breaker 404 as well as the inlet 701 and the outlet 702 are part of a stator 700.
- the top view in FIG Fig. 24 shows a side view of the breaker 404.
- the bottom view shows a plan view of the breaker 404.
- a rotor 703 is shown in dashed lines in the upper illustration.
- the rotor 703 rotates at a rotational speed v.
- the prior art breaker 404 has a region d 1 in which the breaker 404 completely encloses the rotor 703.
- a side channel 704 ends abruptly. It comes here to disturbing sound components as well as to a gas flow at the discharge nozzle 702.
- Fig. 25 shows the breaker 404 disposed in the stator 700.
- an inlet 701 and an outlet 702 are arranged for the side channel 704.
- a rotor 703 rotates at a speed v.
- Fig. 25 can be seen in the upper part, the breaker 404 over a length d 1 a range, in which the rotor 703 is completely enclosed by the breaker 404.
- the breaker In a region over a length d 2 , the breaker has a bevel 705. In the region of this bevel 705, the side channel 701 widens continuously to its total width outside the range d 2 .
- Rotor blades 706 are arranged on the rotor 703, only shown schematically.
- the length d 1 of the breaker is greater than a blade length.
- the length d 2 of the bevel 705 is longer than a blade length.
- the channel 701 may have a shape as shown in FIG Fig. 11 for the channel 401 is shown.
- the rotor 400 is bounded by a sealing surface 707 of the stator. This sealing surface 707 is arranged in the blade-less region of the rotor 400.
- the chamfer 705 tapers in the direction of the area d 2 of the interrupter 404, in which the interrupter 404 completely surrounds the rotor 703.
- An angle ⁇ indicates the opening angle of the bevel 705.
- An angle ⁇ is a complementary angle to the angle ⁇ , that is, the sum of the angles ⁇ and ⁇ together make 180 °.
- the angle ⁇ corresponds to a blade angle of the rotor blades 706 of the rotor 703, as in FIG Fig. 26 shown.
- Fig. 26 are a rotor blade 706 in section and the angle of attack ⁇ shown. D denotes the blade height.
- FIG. 12 illustrates another embodiment of the invention.
- the breaker 404 formed in the stator 700 has the bevel 705.
- an additional bevel 706 is provided in the direction of the side channel 704.
- This additional taper which has a length d 3, an even higher compression and higher pumping speeds can be achieved.
- Fig. 28 is the compression of a side channel pumping stage shown.
- the curves show, on the one hand, the values for a standard breaker and, on the other hand, for a breaker form according to FIG Fig. 25 , It can be seen that the compression in accordance with the breaker shape Fig. 25 is increased.
- Fig. 29 the suction capacity of a side channel pumping stage is shown. It can be seen clearly that the according to Fig. 25 used breaker form leads to a higher suction capacity than a prior art breaker form.
- Fig. 30 shows the stator 700 with a side channel 704 and an outlet 702.
- the breaker 404 is adjacent to a surface 708 while maintaining a narrow gap (not shown) on blades of the rotor, which is also not shown here.
- the breaker has the bevel 705, which widens in the direction of the channel 704.
- a sealing surface 707 has a lower level than a surface 709 of the stator 700, resulting in the edge or surface 708.
- the bevel 705 represents on the one hand a radial opening of the interrupter 404 and also an axial recess of the sealing surface 707.
- the stator 700 has a bore 710 for the passage of a shaft of the rotor (not shown).
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpstufe.
- Zum Stand der Technik gehören Vakuumpumpstufen von Gewindepumpen, die im Wesentlichen aus zwei Teilen bestehen, nämlich aus einem Stator und einem in dem Stator rotierenden Rotor. Auf dem Außendurchmesser des Rotors und auf dem Innendurchmesser des Stators sind mehrgängige Gewinde angebracht.
- Seitenkanalpumpen, das heißt, Pumpen, die wenigstens eine Vakuumpumpstufe in Form einer Seitenkanalpumpstufe aufweisen, können in mehrstufiger Bauweise im hohen Druckbereich bis hin zum Atmosphärendruck eingesetzt werden. Diese lassen sich beispielsweise gut mit Turbomolekularpumpen oder auch anderen Molekularpumpen kombinieren. Die Rotorteile beider Pumpen können auf einer Welle untergebracht werden, so dass beide eine Baueinheit bilden. Die Seitenkanalpumpstufen weisen üblicherweise ein Laufrad, das heißt, einen Rotor auf, welcher an seinem Rand in einem Kanal umlaufende Schaufeln aufweist.
- Um eine hinreichend gute Pumpleistung bei den aus der Praxis bekannten Pumpen zu erzielen, sind in der Regel mehrere Stufen und aufwändig gestaltete Laufräder beispielsweise der Seitenkanalpumpstufe notwendig.
- Eine weitere Ausführungsform betrifft eine Vakuumpumpstufe mit einem Einlass, einem Auslass und einem Kanal, der zwei Seitenwände und einen Kanalboden aufweist, wobei ein Rotor mit einem Rotorabschnitt in den Kanal eintaucht und durch Zusammenwirken von Rotorabschnitt und Kanal eine Pumpwirkung erreicht wird, und mit einem zwischen Einlass und Auslass angeordnetem Unterbrecher.
- Viele industrielle Prozesse laufen unter Vakuumbedingungen im molekularen Strömungsbereich ab. Zur Erzeugung solcher Vakuumbedingungen werden Vakuumpumpen oder aus Vakuumpumpen zusammengesetzte Vakuumpumpstände eingesetzt. In den Vakuumpumpen kommen Vakuumpumpstufen nach unterschiedlichen Wirkprinzipien zum Einsatz, die unterschiedlichen Druckbereichen angepasst sind, um Gas vom gewünschten Endvakuum bis zur Atmosphäre zu verdichten.
- Gegen Atmosphäre verdichtend werden beispielsweise Seitenkanalpumpstufen eingesetzt. In diesen laufen Schaufeln in einem Kanal um und fördern einen wirbelartigen Gasstrom zwischen Ein- und Auslass. Der Gasstrom folgt den Schaufeln beim Umlauf und wird an einem so genannten Abstreifer oder Unterbrecher abgelöst und dem Auslass zugeführt.
- Um eine hinreichend gute Pumpleistung zu erzielen, sind in der Regel mehrere Stufen und aufwändig gestaltete Laufräder der Seitenkanalpumpstufe notwendig. Der zu betreibende Aufwand wird beispielsweise an der Vielzahl von Schaufeln ersichtlich, die zumindest bei kleinen Stückzahlen aufwändig aus Vollmaterial herausgearbeitet werden müssen.
- Derartige Seitenkanalpumpstufen sind beispielsweise in der
DE 10 2009 021 642 A1 und derDE 10 2010 019 940 A1 offenbart. - Diese zum Stand der Technik gehörenden Seitenkanalpumpstufen können noch hinsichtlich ihrer Pumpleistung verbessert werden.
- Zum Stand der Technik (
DE 33 17 868 A1 ) gehört eine Reibungspumpe, bei der zumindest bei einem Teil der pumpaktiven Flächen Flächenbereiche mit unterschiedlichen Rauigkeiten vorhanden sind, derart, dass die Rauigkeit der der Förderrichtung abgewandten Flächenbereiche größer ist als die Rauigkeit der der Förderrichtung zugewandten Flächenbereiche. - Diese zum Stand der Technik gehörende Reibungspumpe kann hinsichtlich der Pumpwirkung noch weiter verbessert werden.
- Weiterhin gehört zum Stand der Technik (
JP H 01 267390 A - Darüber hinaus gehört zum Stand der Technik (
DE 39 32 288 A1 ) eine Turbovakuumpumpe mit einer Seitenkanalpumpstufe. Diese Seitenkanalpumpstufe weist einen in radialer Richtung ausgerichteten Einlass auf. An einem Innenradius des Seitenkanales des Einlasses ist eine Abschrägung des zwischen Einlass und Auslass vorgesehenen Unterbrechers angeordnet. Diese zum Stand der Technik gehörende Vakuumpumpe kann hinsichtlich der Vermeidung von Verwirbelungen des einströmenden Gases weiter verbessert werden. - Weiterhin gehört zum Stand der Technik (
US 2005/0118013 A1 ) eine Seitenkanalpumpe, die ebenfalls einen in radialer Richtung angeordneten Einlass und einen in radialer Richtung angeordneten Auslass aufweist. Auch diese Pumpe kann hinsichtlich der Pumpwirkung weiter verbessert werden. - Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine weitere Vakuumpumpstufe, bei der zwischen dem Einlass und dem Auslass ein Unterbrecher angeordnet ist.
- Zum Stand der Technik (
DE 103 34 950 A1 ) gehört ein Seitenkanalverdichter, der einen Einlass, einen Auslass und einen Rotor aufweist sowie einen Kanal, wobei der Rotor mit einem Rotorabschnitt in den Kanal eintaucht und durch Zusammenwirken von Rotorabschnitt und Kanal eine Pumpwirkung erreicht wird. Üblicherweise taucht der Rotor mit auf dem Rotor angeordneten Rotorschaufeln in den Kanal ein. Zwischen dem Einlass und dem Auslass ist ein Unterbrecher angeordnet. Der Unterbrecher umschließt den Rotor allseitig und, wie aus der Praxis bekannt, abrupt in der Nähe des Auslasses, wo der Seitenkanal endet, wie auch in der Nähe des Einlasses, wo der Seitenkanal anfängt. - Gemäß dem Stand der Technik (
DE 103 34 950 A1 ) ist der Unterbrecher derart ausgebildet, dass die Rotorschaufeln gleichmäßig zunehmend umschlossen, beziehungsweise gleichmäßig abnehmend wieder freigegeben werden. Die jeweilige Rotorschaufel wird also von dem Unterbrecher nach und nach und stetig eingeschlossen, beziehungsweise wieder stetig frei gegeben. Es kommt hierbei nicht zu einem abrupten, sondern einem kontinuierlichen und gleichmäßigen Abstreifen der verdichteten Gasanteile von den jeweiligen Rotorschaufeln. Diese Maßnahme wird am Anfang wie auch am Ende des Unterbrechers, das heißt am Einlass und am Auslass realisiert. Hierdurch wird die Entstehung von störenden Schallkomponenten im Unterbrecherbereich unterdrückt und ein Gasstau am Druckstutzen wird reduziert. Dies führt zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades. Diese zum Stand der Technik gehörende Ausführungsform weist den Nachteil auf, dass der Wirkungsgrad noch nicht voll ausgeschöpft ist. - Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, eine verbesserte Vakuumpumpstufe für Gewinde- oder Seitenkanalpumpen anzugeben, die in molekularen und viskosen Druckbereichen genutzt werden, um eine Leistungssteigerung der Pumpe zu erzielen.
- Das technische Problem wird durch eine Vakuumpumpstufe mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
- Die erfindungsgemäße Vakuumpumpstufe mit einem Einlass, einem Auslass, einem Rotor und einem Kanal, wobei der Rotor mit einem Rotorabschnitt in den Kanal eintaucht und durch Zusammenwirken von Rotorabschnitt und Kanal eine Pumpwirkung erreicht wird, bei der an dem Rotor Rotorschaufeln angeordnet sind, und die einen zwischen Einlass und Auslass angeordneten Rotor aufweist, und bei der der Unterbrecher an einer dem Einlass zugewandten Seite eine Abschrägung aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass die Abschrägung an einem Außenradius des Seitenkanales angeordnet ist.
- Der Rotor weist einen Grundkörper und an dem Grundkörper angeordnete Rotorschaufeln auf. Der Rotor ist in der Seitenkanalpumpstufe derart angeordnet, dass dem Grundkörper des Rotors zwei axiale Dichtflächen der Seitenkanalpumpstufe zugeordnet sind. Diese axialen Dichtflächen erweitern sich zu dem sogenannten Seitenkanal, in dem die Schaufeln des Rotors umlaufen. Der Unterbrecher unterbricht den Seitenkanal zwischen Einlass und Auslass. Die erfindungsgemäße Abschrägung des Unterbrechers an der dem Einlass zugewandten Seite weist vorteilhaft eine Tiefe auf, die größer ist als die Tiefe der axialen Dichtfläche der Pumpstufe in axialer Richtung der Pumpstufe gesehen. Das bedeutet, dass die Abschrägung in den Seitenkanal hineinlaufend ausgebildet ist.
- Die erfindungsgemäße Vakuumpumpstufe weist den Vorteil auf, dass die Abschrägung im Bereich des Unterbrechers lediglich am Einlass vorgesehen ist. Hierdurch erhöht sich der Wirkungsgrad der Pumpstufe gegenüber dem Stand der Technik, bei dem die Abschrägung zusätzlich im Bereich des Auslasses angeordnet ist.
- Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abschrägung einen Öffnungswinkel β der Abschrägung aufweist, der zwischen der wenigstens einen Abschrägung und einer Mittelachse ausgebildet ist, und dass ein mit dem Öffnungswinkel β korrespondierender Ergänzungswinkel α einem Schaufelwinkel α der Rotorschaufeln entspricht.
- Dieses stellt eine weitere wesentliche Neuerung zum Stand der Technik dar. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass die Wirbelströmung sich gleich nach dem Einlass, das heißt unmittelbar nach dem Austritt aus dem Unterbrecher, bildet, und nicht erst später im Seitenkanal.
- Wenn die Rotorschaufeln einen Standardunterbrecher verlassen, der einen abrupten Beginn des Seitenkanales aufweist, dann strömt das komprimierte Gas aus den Schaufeln in den Seitenkanal in alle Richtungen. Hierdurch wird die Ausbildung der Wirbelströmung nicht begünstigt, sondern nachteilig beeinflusst. In einem erfindungsgemäß ausgestalteten Unterbrecher strömt das Gas erst lediglich in die Richtung, in die die Abschrägung angeordnet ist, da an den anderen Seiten der Kanal die Rotorschaufeln umschließt. In dem Seitenkanal strömt das Gas im Bereich der Abschrägung in diesen Bereich und wird von den Rotorschaufeln an den Seiten angesaugt und auf der der Abschrägung gegenüberliegenden Seite wieder ausgestoßen. Hierdurch wird gleich nach dem Austritt der Rotorschaufeln aus dem Unterbrecher eine Wirbelströmung ausgebildet, was sich sehr vorteilhaft auf die Kompression und das Saugvermögen auswirkt. Durch die Ausbildung des Komplementärwinkels β und damit des Öffnungswinkels α der Abschrägung analog zu dem Anstellwinkel der Rotorschaufeln wird der Effekt der Wirbelströmung optimiert.
- Am Auslass des Unterbrechers kann das Gas sogar eine Überschallgeschwindigkeit erreichen. Die erfindungsgemäße Unterbrecherform wirkt wie eine Laval-Düse. Das Gas in den Schaufeln expandiert in Richtung der Abschrägung und wird abgekühlt. Der Gasdruck am Einlass und insbesondere der Gasdruck in den Rotorschaufeln sinkt ab. Dies begünstigt die Gasansaugung an den Seiten der Rotorschaufeln. Durch die geordnete Gasströmung oberhalb der Rotorschaufeln wegen der erfindungsgemäßen Unterbrecherform wird eine schnelle Bildung einer geordneten Wirbelströmung unmittelbar nach dem Unterbrecher erreicht. Dieses führt wiederum zu einer Erhöhung des Saugvermögens und einer Erhöhung der Kompression der Pumpe.
- Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Unterbrecher lediglich am Einlass die Abschrägung auf. Das bedeutet, dass der Unterbrecher am Auslassbereich das aus dem Stand der Technik bekannte, abrupte Ende aufweist. Für die Erhöhung des Saugvermögens und der Kompression der Pumpe ist es ausreichend, beziehungsweise sogar förderlich, den Kanal lediglich am Einlassbereich abzuschrägen.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Unterbrecher eine Länge d 1 auf, die mindestens einer Schaufellänge entspricht. Mit Unterbrecher ist der Bereich gemeint, der gegenüber dem Kanal einen reduzierten Querschnitt aufweist.
- Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, dass die wenigstens eine Abschrägung eine Länge d 2 aufweist, die mindestens einer oder zwei Schaufellängen entspricht. Auch hierdurch werden ein optimales Saugvermögen und eine optimale Kompression erzielt.
- Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die wenigstens eine Abschrägung linear ausgebildet ist. Hierdurch wird die Ausbildung der Wirbelströmung optimal begünstigt.
- Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Kanal einen runden oder eckigen Querschnitt oder einen eckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken aufweist. Bei beiden Querschnittsformen ist die Abschrägung in Richtung Einlass vorteilhaft, um die Pumpenleistung zu optimieren.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Kanal wenigstens eine Seitenwand auf und die wenigstens eine Seitenwand des Kanales ist gekrümmt ausgebildet. Diese Ausbildung des Seitenkanales ist besonders vorteilhaft.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die Abschrägung in radialer Richtung der Vakuumpumpstufe beim Übergang in den Seitenkanal über die gesamte Breite des Kanales ausgebildet. Auch hierdurch wird die Ausbildung der Wirbelströmung positiv beeinflusst.
- Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Abschrägung in radialer Richtung der Vakuumpumpstufe beim Übergang in den Seitenkanal lediglich einen Teil der gesamten Breite des Kanales aufweist.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung weist die Abschrägung eine maximale Tiefe auf, die der axialen Tiefe des Kanales entspricht. Diese Ausführungsform gestattet eine gute Ausbildung der Wirbelströmung.
- Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Abschrägung eine maximale Tiefe bis zu einer axialen Dichtfläche der Rotorscheibe im schaufellosen Bereich auf. Auch diese Ausführungsform gestattet schon eine hinreichende Ausbildung der Wirbelströmung.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der zugehörigen Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vakuumpumpstufe nur beispielhaft dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:
- Fig. 1
- einen Längsschnitt durch eine Vakuumpumpe mit Seitenkanalpumpstufen;
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung einer bogenförmigen Rillenstruktur im Querschnitt oder Längsschnitt;
- Fig. 3
- eine schematische Darstellung einer trapezförmigen Rillenstruktur im Querschnitt oder Längsschnitt;
- Fig. 4
- eine schematische Darstellung einer dreieckförmigen Rillenstruktur im Querschnitt oder Längsschnitt;
- Fig. 5
- eine schematische Darstellung einer rechteckförmigen Rillenstruktur im Querschnitt oder Längsschnitt;
- Fig. 6
- eine schematische Darstellung einer dreieckförmigen Rillenstruktur im Querschnitt oder Längsschnitt;
- Fig. 7
- einen Querschnitt oder Längsschnitt durch eine unregelmäßige Rillenstruktur;
- Fig. 8
- eine beschichtete Gewindenut im Querschnitt;
- Fig. 9
- einen Längsschnitt durch eine Vakuumpumpe mit einer Seitenkanalpumpstufe;
- Fig. 10
- einen Schnitt quer zur Wellenachse durch die Seitenkanalpumpstufe gemäß
Fig. 9 entlang der Linie I-I; - Fig. 11
- einen Teilquerschnitt durch einen erfindungsgemäßen Seitenkanal;
- Fig. 12
- eine Darstellung eines Vergleiches der Kompressionen von rechteckigen und kreisförmigen Seitenkanälen mit V-förmigen Rotorschaufeln bei 800 Hz und 1000 Hz Drehfrequenz;
- Fig. 13
- eine Darstellung der Abhängigkeit des Kompressionsfaktors vom Axialspalt zwischen Rotor und Statorscheiben bei 217 m/s Rotorumfangsgeschwindigkeit;
- Fig. 14a
- eine Darstellung des Kompressionsfaktors in Abhängigkeit von Auslassdruck p 2, Drehfrequenz f und Seitenkanaldurchmesser RS3 bei 1000 Hz;
- Fig. 14b
- eine Darstellung des Kompressionsfaktors in Abhängigkeit von Auslassdruck p2 , Drehfrequenz f und Seitenkanaldurchmesser RS3 bei 800 Hz;
- Fig. 15a
- eine Darstellung des Kompressionsfaktors in Abhängigkeit von Auslassdruck p2 , Drehfrequenz f und Abstand d s1 bei 1000 Hz;
- Fig. 15b
- eine Darstellung des Kompressionsfaktors in Abhängigkeit von Auslassdruck p2 , Drehfrequenz f und Abstand d s1 bei 800 Hz;
- Fig. 16
- eine Draufsicht auf eine Rotorscheibe mit V-förmigen Schaufeln;
- Fig. 17
- eine Seitenansicht der Rotorscheibe gemäß
Fig. 16 ; - Fig. 18
- ein geändertes Ausführungsbeispiel eines Querschnittes eines Seitenkanales;
- Fig. 19
- ein geändertes Ausführungsbeispiel eines Querschnittes eines Seitenkanales;
- Fig. 20
- ein geändertes Ausführungsbeispiel eines Querschnittes eines Seitenkanales;
- Fig. 21a
- eine Darstellung der Verringerung der Seitenkanalfläche von oben;
- Fig. 21b
- eine Darstellung der Verringerung der Seitenkanalfläche von unten;
- Fig. 21c
- eine Darstellung der Verringerung der Seitenkanalfläche von oben und von unten;
- Fig. 22
- ein geändertes Ausführungsbeispiel;
- Fig. 23
- ein geändertes Ausführungsbeispiel;
- Fig. 24
- einen zum Stand der Technik gehörenden Unterbrecher in Seitenansicht und in Draufsicht (schematisch);
- Fig. 25
- einen erfindungsgemäßen Unterbrecher in Seitenansicht und in Draufsicht (schematisch);
- Fig. 26
- eine Rotorschaufel in Seitenansicht zur Darstellung des Anstellwinkels α;
- Fig. 27
- ein geändertes Ausführungsbeispiel;
- Fig. 28
- eine Darstellung einer Kompression einer Seitenkanalstufe mit Standardunterbrecher und mit erfindungsgemäßem Unterbrecher;
- Fig. 29
- eine Darstellung des Saugvermögens einer Seitenkanalstufe mit Standardunterbrecher und mit erfindungsgemäßem Unterbrecher;
- Fig. 30
- eine Statorscheibe mit Unterbrecher in axialer Draufsicht.
-
Fig. 1 zeigt eine Vakuumpumpe mit einem Gehäuse 1 und drei Pumpeinheiten 14, 16, 18. Das Gehäuse 1 ist mit einer Gaseintrittsöffnung 2 und einer Gasauslassöffnung 4 versehen. Die Pumpeinheiten bestehen aus rotierenden und feststehenden gasfördernden Bauteilen. Die rotierenden Bauteile sind auf einer Welle 6 in axialer Richtung hintereinander angebracht. Zum Betrieb der Welle 6 gehören ein Antriebssystem 8 und Lagerelemente 10 und 12. Die feststehenden Bauteile sind mit dem Gehäuse 1 fest verbunden. - Eine der Gaseintrittsöffnung zugewandte Pumpeinheit 14 ist als Turbomolekularpumpe ausgebildet. Die in Richtung Gasströmung folgende Pumpeinheit 16 besteht aus mehreren Untereinheiten 16a, 16b, 16c. Diese weisen jeweils eine oder mehrere Molekularpumpstufen nach der Bauart von Gaede, im Folgenden Gaede-Stufen genannt, auf. Innerhalb der Untereinheiten sind die Gaede-Stufen parallel geschaltet. Die Untereinheiten selbst sind in Reihe geschaltet. Dies bedeutet, dass Verbindungselemente 34a für die Untereinheit 16a, beziehungsweise 34b für die Untereinheit 16b, die Eingangsseiten und auf der anderen Seite die Ausgangsseiten der Gaede-Stufen so zusammenschließen, dass eine parallele Gasführung in den einzelnen Untereinheiten ermöglicht wird. Die Untereinheiten sind durch Verbindungselemente 36a, 36b und 36c so zusammengeschlossen, dass jeweils die Ausgangsseite der einen Untereinheit mit der Eingangsseite der folgenden Untereinheit verbunden ist. Die der Gasauslassöffnung zugewandte Pumpeinheit 18 ist als mehrstufige Seitenkanalpumpe ausgebildet. Die in
Fig. 1 gezeigte Pumpe ist lediglich beispielhaft dargestellt. - Die Erfindung bezieht sich auf sämtliche Vakuumpumpen, in denen Seitenkanalpumpstufen und/oder Gewindepumpen vorgesehen sind.
- Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Oberfläche von Gewindenuten Rillen angeordnet sind und/oder dass in den Oberflächen von Statoren und/oder Rotoren Rillen angeordnet sind.
- Diese Rillen können eine Struktur, wie in
Fig. 2 dargestellt, aufweisen. - Die
Fig. 2 bis 6 zeigen mögliche Strukturen, die gleichmäßig in einer Oberfläche 41, beispielsweise einer Gewindenut eines Seitenkanales oder auch auf einem Rotor angebracht sind. -
Fig. 2 zeigt eine Struktur mit Rillen 40, die einen abgerundeten Boden aufweisen. Die Rillen 40 sind bogenförmig ausgebildet.Fig. 3 zeigt eine trapezförmige Struktur mit einem sich konisch verjüngenden Querschnitt, währendFig. 4 eine dreieckförmige Struktur mit einem sich konisch verjüngenden Querschnitt zeigt. InFig. 5 ist eine rechteckförmige Struktur gezeigt.Fig. 6 zeigt wiederum eine dreieckförmige Struktur, die eine asymmetrische Ausgestaltung aufweist. - Die Tiefe der Rillen 40 kann von 1 µm bis 100 µm variieren. Die Rillenbreite, beziehungsweise der Abstand zwischen den einzelnen Rillen 40 kann von 1 µm bis 1 mm variieren. Die Rillen 40 können entlang der Strömungsrichtung, quer zu der Strömungsrichtung und unter einem Winkel zu der Strömungsrichtung des Gases in die Oberfläche 41 eingearbeitet werden.
- Wie in
Fig. 7 dargestellt, können die Rillen 40 auch mit einem Schleifstein in einer Oberfläche 41 erzeugt werden. Die Rillen 40 weisen in diesem Fall eine unregelmäßige Struktur auf. Die raue Oberfläche soll eine Rauheit von 0,1 µm bis 100 µm aufweisen, vorzugsweise von 2 µm bis 100 µm. In sämtlichen Profilen, die in denFig. 2 bis 7 dargestellt sind, bildet sich in den Rillen 40 stehende Luft, so dass sich die Gasreibung an der Oberfläche 41 reduziert. Durch diesen Effekt wird das Abgleiten von Gasschichten beeinflusst. Durch die Beeinflussung dieser so genannten Grenzschichtkräfte wird ein Abgleiten der Gase an der Oberfläche der pumpaktiven Flächen begünstigt. Hierdurch wird die Geschwindigkeit der Zirkulationsströmung und die Intensität des Energieaustausches zwischen den pumpaktiven Flächen von Rotor und Stator erhöht. Dies führt zur Erhöhung der Kompression, Reduzierung der Leistungsaufnahme und Erhöhung des Saugvermögens. - Gemäß
Fig. 8 ist eine Gewindenut 50 einer Gewindepumpe dargestellt. Die Gewindenut 50, die beispielsweise in einem Stator 51 angeordnet ist, wie auch die angrenzenden Flächen der Gewindenut 50 sind mit einer Beschichtung 52 beschichtet, welche die Reibung verringert und die Gleiteigenschaften der Oberfläche verbessert gegenüber einer unbeschichteten Oberfläche, beispielsweise einer Metalloberfläche, zum Beispiel Aluminium oder Edelstahl. Auch durch diese Maßnahme wird die Gasreibung an der Kanaloberfläche reduziert, wodurch die oben genannten Vorteile auftreten. -
Fig. 9 zeigt eine Vakuumpumpe 100 mit einem Gaseinlass 102 und einem Gasauslass 103 sowie einem Gehäuse 101. Das Gehäuse 101 ist aus vier Gehäuseteilen 120, 121, 122, 123 aufgebaut, welche die Komponenten der Vakuumpumpe 100 aufnehmen. - Durch den Gaseinlass 102 in die Vakuumpumpe 100 eintretendes Gas gelangt zunächst in eine Molekularstufe 105. Diese besitzt einen Innenstator 505, der mit einer inneren Gewindenut 507 versehen ist, und einen Außenstator 506, der mit einer äußeren Gewindenut 508 versehen ist. Zwischen Innenstator und Außenstator ist ein Zylinder 502 mit glatter Oberfläche vorgesehen, der mit dem Rotor 500 verbunden ist. Die Molekularstufe 105 ist somit als Holweckstufe gestaltet. Die in
Fig. 9 dargestellte Holweckstufe ist symmetrisch mit einem von Statorbauteilen umgebenden zweiten Zylinder 502' aufgebaut und arbeitet daher zweistufig. - Der Rotor ist mit einer Welle 108 verbunden, die in Wälzlagern 110 und 111 drehbar gelagert ist. Anstelle der Wälzlager 110, 111 können auch passive und aktive Magnetlager zum Einsatz kommen. An der Welle 108 ist wenigstens ein Permanentmagnet 113 angeordnet, der mit einer stehenden Spule 112 zusammenwirkt und zusammen mit dieser einen Antrieb 107 bildet. Das Wälzlager 110, der Antrieb 107 und die Molekularstufe 105 sind in den Gehäuseteilen 120, 121 angeordnet.
- Die Welle 108 durchsetzt das Gehäuseteil 122, welches eine Seitenkanalpumpstufe 104 beinhaltet. Die Seitenkanalpumpstufe 104 wird von einem Seitenkanal 401 und einem Laufrad 400 gebildet, wobei am Laufrad 400 wenigstens eine Schaufel 402 angeordnet ist, die in dem Seitenkanal durch die Drehung der Welle 108 umläuft und so die Pumpwirkung erzeugt. Gas gelangt durch einen Übergabekanal 124 aus der Molekularstufe 105 in die Seitenkanalstufe 104 hinein und wird durch einen weiteren Übergabekanal 125 ausgestoßen.
- Von der Seitenkanalpumpstufe 104 gelangt das Gas durch den Übergabekanal 125 in eine Vorvakuumstufe 106. Diese ist ebenfalls als Seitenkanalpumpstufe gestaltet, wobei hier die Geometrie der am Laufrad 600 angeordneten und im Seitenkanal 601 umlaufenden Schaufeln 602 von der Geometrie der Schaufeln 402 abweicht. Aus dieser Pumpstufe 106 wird das Gas aus der Vakuumpumpe 100 durch den Gasauslass 103 ausgestoßen.
- Zwischen den Laufrädern 400 und 600 und den Gehäuseteilen 121, 122 und 123 befinden sich enge Spalte. Diese erlauben ein freies Drehen des betreffenden Laufrades, sind jedoch so eng gestaltet, dass keine störenden Gasströmungen auftreten.
-
Fig. 10 zeigt einen Schnitt durch das Gehäuseteil 122 entlang der Linie I-I derFig. 9 . Auf der Welle 108 sitzt das Laufrad 400. Dieses besitzt einen Rand 403, an dem entlang des Umfanges gleichmäßig verteilt Schaufeln 402 angeordnet sind. Der Seitenkanal 401 umgibt das Laufrad, wobei der Seitenkanal in radialer Richtung den Schaufelbereich des Laufrades im Wesentlichen ringförmig umgibt. Nur über einen Teil des Umfanges grenzt das Gehäuse dicht an das Laufrad. Dieser Abschnitt bildet einen Unterbrecher 404, der Ansaug- und Ausstoßseite voneinander trennt und an dem der Gasstrom, der sich im Seitenkanal ausbildet und der Drehung des Laufrades folgt, von diesem abgelöst und an den Übergabekanal 125 übergeben wird. - Wie in
Fig. 11 dargestellt, weist der Seitenkanal 401 einen Kanalboden 420 und zwei Seitenwände 421, 422 auf. Die Seitenwände 421, 422 sind gekrümmt ausgebildet. Das heißt, sie weisen eine konkave Form auf. Die Schaufeln 402 des Laufrades oder Rotors 400 ragen vollständig in den Seitenkanal 401. Ein Radius R S1 eines Schaufelgrundes 423 ist gleich groß wie der Radius R S1 einer radial in Richtung der Welle angeordneten Begrenzungsfläche 424 des Seitenkanales 401. - Das bedeutet, dass die Schaufeln 402 vollständig in den Seitenkanal 401 eintauchen.
- Durch die gekrümmt ausgebildeten Seitenflächen 421, 422 wird die Pumpleistung der Seitenkanalpumpstufe deutlich verbessert. Vorteilhaft ist der Steg zwischen den Schaufeln möglichst gering ausgebildet (nicht dargestellt). Das mit Gas gefüllte Schaufelvolumen soll möglichst groß sein.
- Durch diese Maßnahmen werden die vakuumtechnischen Eigenschaften der Pumpe erheblich verbessert.
- Verbesserungen der vakuumtechnischen Daten werden auch durch eine optimierte Einstellung des Seitenkanalradius R S3 (80 % bis 120 % der Rotorbreite) und dem Abstand zwischen zwei Zentren der Seitenkanalhalbkreise d S1 (20 % bis 120 % der Rotorbreite) erreicht. Der optimale Radius RS3 und Abstand d S1 hängen von der Umfangsgeschwindigkeit der Rotorscheibe und von der Schaufelgröße ab. Die Maße R R1 , R R3 , d R1 , Schaufelhöhe h und Schaufelwinkel α sind vorgegeben.
-
- Das Maß R S1 ist durch den unteren Schaufelrand der Rotorscheibe vorgegeben.
- Δ bezeichnet den Axialspalt zwischen Rotor und Statorscheibe. Der Axialspalt Δ kann vorzugsweise von 0,01 mm bis 0,5 mm betragen. Kleine Axialspalte sind an der Ausstoßseite und große Axialspalte an der Ansaugseite sinnvoll. Wenn auf der Axialfläche zwischen Rotor und Statorscheiben eine Labyrinthdichtung verwendet wird, kann der Axialspalt mehr als 0,5 mm betragen. Die Richtwerte für die Axialspalte können folgendermaßen gewählt sein:
- In
Fig. 12 ist ein Vergleich von im Querschnitt rechteckigen Seitenkanälen und von Seitenkanälen mit zwei im Querschnitt halbkreisförmigen Seitenwänden mit V-förmigen Rotorschaufeln bei 800 Hz und 1000 Hz Drehfrequenz im Vergleich dargestellt. Die Kurven 716, 717, 718, 719 stellen den Verlauf der Kompression in Abhängigkeit von dem Druck dar. Die unteren beiden Kurven 718, 719 beziehen sich auf eine Drehfrequenz von 800 Hz. Ein Seitenkanal mit halbkreisförmigen Seitenwänden weist eine höhere Kompression (Kurve 718) auf als ein zum Stand der Technik gehörender im Querschnitt rechteckiger Kanal (Kurve 719). Die beiden oberen Kurven 716, 717 beziehen sich auf eine Drehfrequenz von 1000 Hz. Die obere Kurve 716 stellt die Kompression in Abhängigkeit vom Druck dar für einen Seitenkanal mit im Querschnitt halbkreisförmigen Seitenwänden. Auch hier ist die Kompression durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Seitenkanales deutlich erhöht gegenüber einem Seitenkanal mit rechteckigem Querschnitt (Kurve 717). Es ist zu erkennen, dass die Seitenkanäle mit zwei im Querschnitt halbkreisförmigen Seitenwänden eine deutlich bessere Kompression aufweisen. - In
Fig. 13 ist die Abhängigkeit des Kompressionsfaktors vom Axialspalt dargestellt. Wie der Legende inFig. 13 oben zu entnehmen ist, sind Axialspalte zwischen 0,15 mm und 0,4 mm erfasst worden. Der Kompressionsfaktor k0 ist umso größer, je geringer der Axialspalt ist. - Unterschiedliche Rotorscheiben einer mehrstufigen Seitenkanalpumpe mit gleicher Schaufelgröße haben gleiche Drehzahl, können aber abhängig vom Rotorscheibendurchmesser R R1 unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten haben. Aus diesem Grund sollen Rotorscheiben mit unterschiedlichen Durchmessern R R1 und gleicher Schaufelgröße Seitenkanäle mit unterschiedlichen Radien R S3 und Abständen d S1 haben.
- Messungen haben gezeigt, dass mit steigender Drehzahl und demzufolge steigender Umfangsgeschwindigkeit von Rotorscheiben der optimale Seitenkanalradius R S3 und der Abstand d S 1 zunehmen. Als optimal wird die Seitenkanalgröße mit dem besten Kompressionsfaktor bezeichnet. Das Saugvermögen und die Leistungsaufnahme steigen proportional zur Seitenkanalfläche.
- In den
Fig. 14a und14b ist der Kompressionsfaktor in Abhängigkeit vom Auslassdruck p 2 , Drehfrequenz f und Seitenkanaldurchmesser RS3 angegeben. Der in denFig. 14a und14b dargestellte Kompressionsfaktor ist für folgendes Beispiel angegeben: - Für eine Rotorscheibe mit einem Radius R R1 = 69 mm, Breite d R1 = 5 mm und Schaufelhöhe R R1 - R S1 = 4 mm beträgt der optimale Seitenkanalradius bei einer Drehzahl f = 800 Hz und einer Umfangsgeschwindigkeit V = 173 m/sec gleich RS3 optimal = 5 mm. Für eine Drehzahl f = 1000 Hz und eine Umfangsgeschwindigkeit V = 217 m/sec beträgt der optimale Seitenkanalradius RS3 optimal = 5,3 mm. Mit steigender Drehzahl f und Umfangsgeschwindigkeit V wird der optimale Seitenkanalradius weiter zunehmen, beziehungsweise mit fallender Drehfrequenz und Umfangsgeschwindigkeit abnehmen.
- In den
Fig. 15a und15b ist der Kompressionsfaktor in Abhängigkeit vom Auslassdruck p 2 , Drehfrequenz f, Abstand d S1 dargestellt. - Der optimale Abstand d S1 beträgt bei einer Drehzahl von f = 800 Hz je nach Druckbereich entweder d S1 = 1,2 mm oder d S1 = 3,6 mm. Wenn die Drehzahl f bis auf 1000 Hz ansteigt, wird der optimale Abstand je nach Druckbereich entweder d S1 = 3,6 mm oder d S1 = 4,8 mm. Es ist eine Tendenz zur Steigerung des optimalen Abstandes d S1 mit steigender Drehzahl f zu erkennen.
- Die oben genannten Abhängigkeiten gelten nur für Rotorscheiben mit V-förmigen Schaufeln, wie sie in
Fig. 16 dargestellt sind.Fig. 16 zeigt das Laufrad 400 mit den Schaufeln 402. Die Schaufeln 402 sind V-förmig ausgebildet. Der Schaufelgrund weist im Bereich einer Mittelebene 425 des Laufrades 400 einen Überstand auf, der sich von Rändern 426, 427 des Schaufelgrundes zur Mittelebene 425 verjüngend erhebt. Das Laufrad 400 dreht sich in Richtung des Pfeiles A. -
Fig. 17 zeigt das Laufrad 400 gemäßFig. 16 in Seitenansicht in Richtung des Pfeiles B. Das Laufrad 400 trägt die V-förmig ausgebildeten Schaufeln 402. Die Schaufeln weisen einen Schaufelgrund 423 auf. Über dem Schaufelgrund 423 steht ein Überstand 428 über. - Im Allgemeinen sollen bei der Auslegung von Seitenkanalpumpen folgende Konstruktionsrichtlinien eingehalten werden. Eine optimale Schaufelhöhe beträgt 60 % bis 100 % der Rotorscheibenbreite. Ein optimaler Seitenkanalradius hängt von der Umfangsgeschwindigkeit der Rotorscheibe 400 ab und kann von 80 % bis 120% der Rotorscheibenbreite betragen. Der Abstand d S1 hängt auch von der Umfangsgeschwindigkeit der Rotorscheibe ab und kann von 20% bis 120% der Rotorscheibenbreite betragen.
- Die optimale Schaufelzahl oder der optimale Abstand zwischen den Schaufeln hängt nicht von der Drehzahl ab. Der optimale Abstand zwischen den Schaufeln ist proportional zur Schaufelgröße und ist auch von der Seitenkanalgröße abhängig. Er beträgt von 50% bis 100 % der Rotorscheibenbreite, der optimale Abstand zwischen den Schaufeln ist kleiner gleich 55 % für kleine Seitenkanäle (Seitenkanalfläche nicht größer als das 2,5-fache der Schaufelfläche) und ist größer gleich 85 % für große Seitenkanäle (Seitenkanalfläche nicht kleiner als das 5-fache der Schaufelfläche). Die optimale Schaufelzahl wird also bei größer werdenden Seitenkanälen geringer, beziehungsweise der optimale Abstand zwischen Schaufeln wird größer. Die Seitenkanalfläche ASK und die Schaufelfläche ASch können mit den Gleichungen 4 bis 7 berechnet werden.
- Die Stegbreite der Schaufeln soll möglichst klein sein. Die minimale Stegbreite ist durch die Fertigungsgenauigkeit und durch die Materialfestigkeit der Rotorscheibe beschränkt.
- Die
Fig. 18 bis 20 zeigen weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten eines Seitenkanales. InFig. 18 ist der Seitenkanal 401 insgesamt kreisförmig ausgebildet. Der Seitenkanal 401 weist keinen planen Seitenkanalboden, sondern insgesamt einen kreisförmigen Querschnitt auf. - Gemäß
Fig. 19 ist der Seitenkanal 401 ebenfalls kreisförmig ausgebildet. Der Radius des Seitenkanales 401 ist jedoch kleiner als inFig. 18 dargestellt. - Gemäß
Fig. 20 weist der Seitenkanal 401 konkave Seitenwände 421, 422 auf. Der Kanalboden 420 ist plan ausgebildet. - Bei den Ausführungsformen der Seitenkanäle der
Fig. 18 bis 20 ist der Seitenkanalquerschnittsdurchmesser vorteilhaft konstant über den gesamten Umfang des Seitenkanales ausgebildet. Es besteht auch die Möglichkeit, dass der Seitenkanalquerschnittsdurchmesser sich von einem Einlass 124 zu einem Auslass 125 verringert. GemäßFig. 9 sind der Einlass 124 und der Auslass 125 diametral gegenüberliegend angeordnet. Es ist jedoch auch eine Anordnung in einer Seitenkanalpumpstufe möglich, wie sie inFig. 10 gestrichelt eingezeichnet worden ist. Hier ist ein Einlass 124' gezeichnet. Bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, dass sich der Seitenkanalquerschnittsdurchmesser vom Einlass 124' bis zum Auslass 125 verringert. Diese Verringerung kann linear mit dem Umfangswinkel stattfinden. Sie kann auch eine andere Funktion des Umfangswinkels darstellen. - In den
Fig. 21a bis 21c ist eine Seitenkanalfläche mit einer Mittellinie 126 des Seitenkanales dargestellt in Abhängigkeit vom Radius und von dem Winkel ϕ. - Die Verringerung der Seitenkanalfläche kann, wie in
Fig. 21a dargestellt, von oben erfolgen. Sie kann auch von unten erfolgen, wie in der DarstellungFig. 21b gezeigt. Sie kann jedoch auch von oben und von unten erfolgen, wie in der DarstellungFig. 21c dargestellt. Der Seitenkanaldurchmesser kann auch von einer oder von beiden Seiten entlang des Seitenkanales vom Einlass 124' zum Auslass 125 reduziert werden. Der Einlass 124' ist inFig. 10 dargestellt. -
Fig. 22 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Seitenkanales 401. Der Seitenkanal 401 weist Seitenwände 421, 422 auf, die kreisabschnittsförmig ausgebildet sind. Der Kanalboden 420 ist in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls nicht plan dargestellt, sondern besteht aus zwei Kreisabschnitten mit einem Radius R S3 . -
Fig. 23 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ausgestaltungsform des Seitenkanales 401. Der Seitenkanal 401 weist gekrümmte Seitenflächen 421, 422 sowie einen nicht plan ausgebildeten Kanalboden 420 auf. Die gekrümmten Seitenflächen 421, 422 entsprechen in diesem Fall keinen kreisförmigen Abschnitten. - Ein Unterbrecher 404 ist in
Fig. 10 dargestellt. Der Unterbrecher ist in der Seitenkanalpumpstufe 104 derFig. 9 angeordnet. Die Figurenbeschreibung derFig. 9 und10 sind auf die vorliegende Erfindung voll übertragbar. -
Fig. 24 zeigt einen zum Stand der Technik gehörenden Unterbrecher 404, der einen Einlass 701 und einen Auslass 702 aufweist. Der Unterbrecher 404 sowie der Einlass 701 und der Auslass 702 sind Teil eines Stators 700. Die obere Darstellung inFig. 24 zeigt einen Seitenblick auf den Unterbrecher 404. Die untere Darstellung zeigt einen Draufblick auf den Unterbrecher 404. Ein Rotor 703 ist in der oberen Darstellung gestrichelt dargestellt. Der Rotor 703 dreht sich mit einer Rotationsgeschwindigkeit v. Wie inFig. 24 zu erkennen ist, weist der zum Stand der Technik gehörende Unterbrecher 404 einen Bereich d 1 auf, in dem der Unterbrecher 404 den Rotor 703 vollständig umschließt. Im Bereich des Einlasses 701 und im Bereich des Auslasses 702 endet ein Seitenkanal 704 abrupt. Es kommt hier zu störenden Schallkomponenten sowie zu einem Gasstau am Druckstutzen 702. -
Fig. 25 zeigt den Unterbrecher 404, der in dem Stator 700 angeordnet ist. In dem Stator 700 ist für den Seitenkanal 704 ein Einlass 701 und ein Auslass 702 angeordnet. In dem Stator rotiert ein Rotor 703 mit einer Geschwindigkeit v. - Wie der
Fig. 25 im oberen Teil zu entnehmen ist, weist der Unterbrecher 404 über eine Länge d 1 einen Bereich auf, in dem der Rotor 703 vollständig von dem Unterbrecher 404 umschlossen ist. In einem Bereich über eine Länge d 2 weist der Unterbrecher eine Abschrägung 705 auf. Im Bereich dieser Abschrägung 705 erweitert sich der Seitenkanal 701 kontinuierlich zu seiner Gesamtbreite außerhalb des Bereiches d 2 . An dem Rotor 703 sind, lediglich schematisch dargestellt, Rotorschaufeln 706 angeordnet. Die Länge d 1 des Unterbrechers ist größer als eine Schaufellänge. Ebenfalls ist die Länge d 2 der Abschrägung 705 länger als eine Schaufellänge. - Der Kanal 701 kann eine Form aufweisen, wie sie in
Fig. 11 für den Kanal 401 dargestellt ist. Der Rotor 400 wird von einer Dichtfläche 707 des Stators begrenzt. Diese Dichtfläche 707 ist im schaufellosen Bereich des Rotors 400 angeordnet. - Im unteren Teil der
Fig. 25 ist der Unterbrecher 404 dargestellt mit der Abschrägung 705. Die Abschrägung 705 verjüngt sich in Richtung des Bereiches d2 des Unterbrechers 404, in dem der Unterbrecher 404 den Rotor 703 vollständig umschließt. Ein Winkel β gibt den Öffnungswinkel der Abschrägung 705 an. Ein Winkel α ist ein Komplementärwinkel zu dem Winkel β, das heißt, die Summe der Winkel α und β ergibt zusammen 180°. Der Winkel α entspricht einem Schaufelwinkel der Rotorschaufeln 706 des Rotors 703, wie inFig. 26 dargestellt. - In
Fig. 26 sind eine Rotorschaufel 706 im Schnitt sowie der Anstellwinkel α dargestellt. Mit D ist die Schaufelhöhe bezeichnet. -
Fig. 27 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Der Unterbrecher 404, der in dem Stator 700 ausgebildet ist, weist die Abschrägung 705 auf. In Richtung des Seitenkanales 704 ist eine zusätzliche Abschrägung 706 vorgesehen. Durch diese zusätzliche Abschrägung, die eine Länge d 3 aufweist, werden eine noch höhere Kompression als auch ein höheres Saugvermögen erzielt. - In
Fig. 28 ist die Kompression einer Seitenkanalpumpstufe dargestellt. Die Kurven zeigen zum einen die Werte für einen Standardunterbrecher und zum anderen für eine Unterbrecherform gemäßFig. 25 . Es ist zu erkennen, dass die Kompression deutlich bei der Unterbrecherform gemäßFig. 25 erhöht ist. - Gemäß
Fig. 29 ist das Saugvermögen einer Seitenkanalpumpstufe gezeigt. Man erkennt deutlich, dass die gemäßFig. 25 verwendete Unterbrecherform zu einem höheren Saugvermögen führt als eine zum Stand der Technik gehörende Unterbrecherform. -
Fig. 30 zeigt die Statorscheibe 700 mit einem Seitenkanal 704 sowie einen Auslass 702. Der Unterbrecher 404 grenzt mit einer Fläche 708 unter Beibehaltung eines schmalen Spaltes (nicht dargestellt) an Schaufeln des Rotors, der hier ebenfalls nicht dargestellt ist. Der Unterbrecher weist die Abschrägung 705 auf, die sich in Richtung des Kanales 704 erweitert. Eine Dichtfläche 707 weist ein tieferes Niveau als eine Fläche 709 des Stators 700 auf, wodurch sich die Kante oder Fläche 708 ergibt. Die Abschrägung 705 stellt zum einen eine radiale Öffnung des Unterbrechers 404 sowie auch eine axiale Vertiefung der Dichtfläche 707 dar. - Der Stator 700 weist eine Bohrung 710 für den Durchgriff einer Welle des Rotors (nicht dargestellt) auf.
-
- 1
- Gehäuse
- 2
- Gaseintrittsöffnung
- 4
- Gasauslassöffnung
- 6
- Welle
- 8
- Antriebssystem
- 10
- Lagerelement
- 12
- Lagerelement
- 14
- Pumpeinheit
- 16
- Pumpeinheit
- 16a
- Pumpuntereinheit
- 16b
- Pumpuntereinheit
- 16c
- Pumpuntereinheit
- 18
- Pumpeinheit
- 32
- Verbindungskanäle
- 34a
- Verbindungselemente
- 34b
- Verbindungselemente
- 36a
- Verbindungselemente
- 36b
- Verbindungselemente
- 36c
- Verbindungselemente
- 38
- Verbindungskanäle
- 40
- Rille
- 41
- Oberfläche
- 42
- Verbindungsleitung
- 50
- Gewindenut
- 51
- Stator
- 52
- Beschichtung
- 100
- Vakuumpumpe
- 101
- Gehäuse
- 102
- Gaseinlass
- 103
- Gasauslass
- 104
- Seitenkanalpumpstufe
- 105
- Molekularstufe
- 106
- Vorvakuumstufe
- 107
- Antrieb
- 108
- Welle
- 110
- Wälzlager
- 111
- Wälzlager
- 112
- Spule
- 113
- Permanentmagnet
- 120
- Gehäuseteile
- 121
- Gehäuseteile
- 122
- Gehäuseteile
- 123
- Gehäuseteile
- 124
- Einlass/Übergabekanal
- 125
- Auslass/Übergabekanal
- 126
- Mittellinie
- 400
- Laufrad/Rotor
- 401
- Seitenkanal
- 402
- Schaufel
- 403
- Rand
- 404
- Unterbrecher
- 420
- Kanalboden
- 421
- Seitenwand des Seitenkanales
- 422
- Seitenwand des Seitenkanales
- 423
- Schaufelgrund
- 424
- Begrenzungsfläche des Seitenkanales
- 425
- Mittelebene
- 426
- Rand des Laufrades/Rotors
- 427
- Rand des Laufrades/Rotors
- 428
- Überstand
- 500
- Rotor
- 502
- Zylinder
- 505
- Innenstator
- 506
- Außenstator
- 507
- Gewindenut
- 508
- Gewindenut
- 600
- Laufrad
- 601
- Seitenkanal
- 602
- Schaufel
- 700
- Stator
- 701
- Einlass
- 702
- Auslass
- 703
- Rotor
- 704
- Seitenkanal
- 705
- Abschrägung
- 706
- Abschrägung
- 707
- axiale Dichtfläche der Rotorscheibe
- 708
- Fläche
- 709
- Fläche
- 710
- Bohrung
- 711
- Kurve
- 712
- Kurve
- 713
- Kurve
- 714
- Kurve
- 715
- Bereich
- 716
- Kurve
- 717
- Kurve
- 718
- Kurve
- 719
- Kurve
- d1
- Länge
- d2
- Länge
- v
- Geschwindigkeit
- α
- Anstellwinkel Rotorschaufel und Ergänzungswinkel
- β
- Öffnungswinkel Abschrägung 705
- A
- Pfeile
- B
- Pfeile
- R
- Winkel
- ϕ
- Radius
Claims (4)
- Vakuumpumpstufe mit einem Einlass (701), einem Auslass (702), einem Rotor (703) und einem Kanal (704), wobei der Rotor (703) mit einem Rotorabschnitt in den Kanal (704) eintaucht und durch Zusammenwirken von Rotorabschnitt und Kanal (704) eine Pumpwirkung erreicht wird, bei der an dem Rotor (703) Rotorschaufeln angeordnet sind, und die einen zwischen Einlass (701) und Auslass (702) angeordneten Unterbrecher (404) aufweist, wobei der Unterbrecher (404) an einer dem Einlass (701) zugewandten Seite eine in den Seitenkanal (704) hineinlaufende Abschrägung (705) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschrägung (705) an einem Außenradius des Seitenkanales (704) angeordnet ist.
- Vakuumpumpstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschrägung (705) einen Öffnungswinkel β der Abschrägung (705) aufweist, der zwischen der wenigstens einen Abschrägung (705) und einer Mittelachse (M) des Seitenkanales (704) ausgebildet ist, und dass ein mit dem Öffnungswinkel β korrespondierender Ergänzungswinkel α einem Schaufelwinkel α der Rotorschaufeln (706) entspricht.
- Vakuumpumpstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterbrecher (404) lediglich am Einlass (701) die Abschrägung (705) aufweist.
- Vakuumpumpstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterbrecher (404) eine Länge ( d 1 ) aufweist, die mindestens einer Schaufellänge entspricht.
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