[0001] Die Erfindung betrifft eine Turbomolekularpumpe nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.
[0002] Die aktiven Pumpelemente einer Turbomolekularpumpe bestehen aus mit Schaufeln versehenen
Rotor- und Statorscheiben, die abwechselnd hintereinander angeordnet sind. Die Rotor-
und Statorscheiben weisen im allgemeinen jeweils einen inneren Tragring auf, der auf
der Außenseite mit Schaufeln bestückt ist. Die Schaufeln der Rotorscheiben, welche
mit hoher Geschwindigkeit umlaufen, ergeben im Zusammenwirken mit den Statorschaufeln
den Pumpeffekt. Durch Distanzringe, welche am äußeren Umfang zwischen den Rotorscheiben
liegen, werden diese so auf Abstand gehalten, dass die Rotorscheiben zwischen ihnen
berührungsfrei rotieren können. Statorscheiben und Distanzringe bilden so gemeinsam
den Stator, der durch die Innenwand des Pumpengehäuses zentriert wird und z. B. mit
Federn zusätzlich axial so zusammengedrückt wird, dass Statorscheiben und Distanzringe
einen festen Verbund bilden.
[0003] Diese herkömmliche Art einer Konstruktion von Turbomolekularpumpen ist jedoch mit
einer Reihe von Nachteilen behaftet, welche zum großen Teil auf die hohe Anzahl der
Bauteile zurückzuführen ist. Als Folge entstehen hohe Fertigungskosten und lange Montagezeiten,
die sich wiederum auf die Reparatur- und Wartungsarbeiten nachteilig auswirken. Die
exakte Einhaltung von Toleranzen, welche für einen sicheren Betrieb einer Turbomolekularpumpe
notwendig sind, erfordert mit steigender Anzahl von Bauteilen einen extrem hohen Aufwand.
Die radiale Zentrierung und die axiale Fixierung der Statorscheiben bedeuten zusätzliche
Justierarbeiten.
[0004] In der DE-OS 22 18 615 wird eine Turbomolekularpumpe vorgestellt, welche aus einem
in einem Gehäuse angeordneten Stator und einem damit zusammen wirkenden Rotor besteht,
wobei der Stator aus zwei zylindrischen Schalen zusammengesetzt ist. Der Nachteil
dabei ist, dass der Stator in einem separaten Gehäuse montiert werden muss und radiale
Zentrierung sowie axiale Fixierung vorgenommen werden müssen. Dies bedeutet hohe Fertigungskosten
und Montagezeiten sowie aufwendige Wartungsarbeiten. Unvermeidliche Spalte zwischen
Stator und Gehäuse führen zu störenden Rückströmungen. Weiterhin wird die Abfuhr der
beim Pumpenbetrieb im Inneren entstehenden Wärme durch unzureichende Wärmeleitung
nach außen behindert.
[0005] Die EP 07 51 297 A1 zeigt eine Turbomolekularpumpe, deren Stator aus zwei Teilen
besteht. Diese Pumpe ist ohne Gehäuse konzipiert. Sie ist dafür vorgesehen, direkt
in eine Rezipienten einzutauchen. Sollte sie mit einem Gehäuse versehen werden, treten
die oben beschriebenen Probleme auf.
[0006] Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Turbomolekularpumpe vorzustellen,
bei der die Anzahl der Bauteile gegenüber herkömmlichen Konstruktionen deutlich reduziert
ist. Dadurch sollen Fertigungskosten und Montagezeiten verringert sowie die Wartungsarbeiten
vereinfacht werden. Eine Verbesserung der Wärmeleitung wird angestrebt, was zur Sicherheit
des Pumpenbetriebs beiträgt. Weiterhin sollen Rückströmungen innerhalb der Pumpe reduziert
werden.
[0007] Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des 1. Patentanspruches gelöst.
Die Ansprüche 2 - 8 stellen weitere Ausgestaltungsformen der Erfindung dar.
[0008] Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird die Anzahl der Bauteile einer Turbomolekularpumpe
erheblich verringert. Distanzringe, welche in herkömmlicher Bauweise am äußeren Umfang
zwischen den Statorscheiben liegen, entfallen ganz. Dadurch kann die Fertigung vereinfacht
und eine leichtere, zeitsparende Montage ermöglicht werden. Dies führt zur Vereinfachung
und Reduzierung der Wartungsarbeiten. Die Einhaltung der notwendigen Toleranzen wird
durch die reduzierte Anzahl von Bauteilen wesentlich erleichtert. Die radiale Zentrierung
und die axiale Fixierung werden durch die Erfindung an sich vorgegeben und bedürfen
keiner weiteren Justierarbeit. Innere Undichtigkeiten, welche durch Spalte zwischen
den zahlreichen Statorbauteilen verursacht werden, entfallen, so dass störende Rückströmungen
in diesem Bereich weitgehend vermieden werden. Der Transport der beim Betrieb der
Pumpe entstehenden Wärme nach außen kann durch die kompakte Bauweise und durch die
Vermeidung wärmeleitungshemmender Übergänge zwischen den Teilen herkömmlicher Bauweise
erheblich verbessert werden. Darüber hinaus kann durch Anbringen von Kühl- oder Heizelementen
im Bereich der Statorbauteile eine sehr wirksame Temperaturregelung des gesamten Pumpenaufbaues,
besonders jedoch der pumpaktiven Teile, in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen
der Pumpe erfolgen.
[0009] Anhand der Abbildungen 1 und 2 soll die Erfindung an einem Beispiel näher erläutert
werden.
[0010] Abbildung 1 zeigt einen Schnitt der erfindungsgemäßen Anordnung nach A - A aus Abbildung
2.
[0011] Abbildung 2 zeigt eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Anordnung.
[0012] Bei der dargestellten Turbomolekularpumpe ist die Ansaugöffnung mit 1 und die Gasaustrittsöffnung
mit 2 bezeichnet. Die Rotorwelle 4 ist in Lagern 8 und 9 fixiert und wird durch den
Motor 6 angetrieben. Auf der Rotorwelle 4 sind Rotorscheiben 10 befestigt. Die beiden
schalenförmigen Gehäuseteile bilden jeweils mit den beiden Hälften der Statorscheiben
14 zwei einstückige Baueinheiten 12 und 12'. Diese beiden Baueinheiten werden durch
tangentiale Verbindungselemente 18 mit einander verbunden. Zwischen den Verbindungselementen
sind in axialer Richtung Dichtungen 26 angebracht. Im Rahmen weiterer Ausführungsformen
können die Baueinheiten 12 und 12' auch miteinander vakuumdicht zusammen geklebt oder
verschweißt werden. In axialer Richtung sind die Baueinheiten 12 und 12' auf der Hochvakuumseite
mit dem Ansaugflansch 22 und auf der Vorvakuumseite mit dem Unterteil 24 verschraubt.
Zwischen den Bauteilen 12 und 12' und dem Ansaugflansch 22 und dem Unterteil 24 andererseits
sind Dichtungen 28 bzw. 30 angebracht. Diese Dichtungen 28 und 30 können mit den axialen
Dichtungen 26 als zusammenhängendes einstückiges Dichtelement ausgebildet sein.
[0013] Die Darstellung der Erfindung erfolgt am Beispiel einer zweiteiligen Ausführung.
Auch drei- oder mehrteilige Ausführungsformen sind im Rahmen der Erfindung möglich,
wenn zum Beispiel die Fertigungstechnik es erfordern sollte.
1. Turbomolekularpumpe mit Rotor (10) und Statorscheiben (14), welche abwechselnd hinter
einander in einem zylindrischen Gehäuse angeordnet sind und durch ihr Zusammenwirken
einen Pumpeffekt erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Gehäuse aus
mindestens zwei entlang der Zylinderachse (5) getrennten Teilen besteht, welche mit
den entsprechend getrennten Teilen der Statorscheiben (14) jeweils einstückige Baueinheiten
(12, 12') bilden.
2. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente
(12, 12') durch tangentiale Verbindungselemente (18) miteinander verbunden sind.
3. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den
Verbindungselementen (12, 12') in axialer Richtung Dichtungen (26) angebracht sind.
4. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente
(12, 12') vakuumdicht zusammengeklebt sind.
5. Turbomolekularpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente
(12, 12') miteinander verschweißt sind.
6. Turbomolekularpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Bauelemente (12, 12') mit dem Ansaugflansch (22) und mit dem Unterteil (24)
der Pumpe durch Verschraubungen (20) verbunden sind.
7. Turbomolekularpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen den Bauelementen (12, 12') und einerseits dem Ansaugflansch (22) sowie
andererseits dem Unterteil (24) Dichtungen (28, 30) angebracht sind.
8. Turbomolekularpumpe nach einem der Ansprüche 3 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Dichtungen (26) sowie (28) und (30) ein zusammenhängendes einstückiges Dichtelement
bilden.