[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe,
umfassend wenigstens einen Pumpmechanismus zum Pumpen von Gas längs eines von einem
Haupteinlass zu einem Auslass für das Gas verlaufenden Pumpkanals.
[0002] Vakuumpumpen, bei denen ein Zwischeneinlass für das Gas in den Pumpkanal mündet,
werden zum Beispiel im Zusammenhang mit einem Massenspektrometer eingesetzt, um verschiedene
Druckkammern auf unterschiedliche Druckniveaus auszupumpen. Dabei kann eine der Druckkammern
über den Haupteinlass und jede weitere Druckkammer über jeweils einen Zwischeneinlass
ausgepumpt werden. Derartige Vakuumpumpen werden auch als Splitflow-Pumpen bezeichnet.
[0003] Bei derartigen Pumpen kann allerdings das Problem auftreten, dass Gas, welches über
den Zwischeneinlass in den Pumpkanal eintritt, entgegen der vom Haupteinlass zum Auslass
gerichteten Pumprichtung strömt und so zu einer hohen Gasreibung und zu einem zu hohen
Druck führt. Es wäre wünschenswert, eine Strömung des durch den Zwischeneinlass in
den Pumpkanal eintretenden Gases entgegen der Pumprichtung möglichst gering zu halten
bzw. ganz zu vermeiden. Außerdem wäre es wünschenswert, bei einer Vakuumpumpe, selbst
wenn diese keinen Zwischeneinlass aufweist, eine Gasströmung entgegen der Pumprichtung
möglichst gering zu halten bzw. ganz zu vermeiden.
[0004] Die
EP 0 603 694 A1 beschreibt eine Vakuumpumpe umfassend einen Pumpmechanismus zum Pumpen von Gas längs
eines von einem Haupteinlass zu einem Auslass für das Gas verlaufenden Pumpkanals,
wobei der Pumpmechanismus derart ausgebildet ist, dass ein erster pumpwirksamer Abschnitt
des Pumpmechanismus, der stromaufwärts bezüglich eines zweiten pumpwirksamen Abschnitts
des Pumpmechanismus vorgesehen ist, ein höheres Kompressionsvermögen als der zweite
pumpwirksame Abschnitt aufweist, und/oder wobei der zweite pumpwirksame Abschnitt
ein höheres Saugvermögen als der erste pumpwirksame Abschnitt aufweist. Außerdem mündet
ein Zwischeneinlass für das Gas in den Pumpkanal, wobei sich der erste pumpwirksame
Abschnitt stromaufwärts der Mündung des Zwischeneinlasses befindet und wobei sich
der zweite pumpwirksame Abschnitt stromabwärts der Mündung des Zwischeneinlasses befindet.
[0006] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vakuumpumpe
bereitzustellen, bei der die Strömung von Gas entgegen der Pumprichtung möglichst
gering ist.
[0007] Die Aufgabe wird durch eine Vakuumpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden in den abhängigen
Ansprüchen beschrieben.
[0008] Die erfindungsgemäße Vakuumpumpe ist derart ausgebildet, dass ein erster pumpwirksamer
Abschnitt des Pumpmechanismus, der stromaufwärts bezüglich eines zweiten pumpwirksamen
Abschnitts des Pumpmechanismus vorgesehen ist, ein höheres Kompressionsvermögen als
der zweite pumpwirksame Abschnitt aufweist, und/oder dass der Pumpmechanismus derart
ausgebildet ist, dass der zweite pumpwirksame Abschnitt ein höheres Saugvermögen als
der erste pumpwirksame Abschnitt aufweist.
[0009] Erfindungsgemäß mündet wenigstens ein Zwischeneinlass und/oder wenigstens eine Flutöffnung
in den Pumpkanal, wobei sich der erste pumpwirksame Abschnitt stromaufwärts der Mündung
des Zwischeneinlasses und/oder der Flutöffnung befindet und wobei sich der zweite
pumpwirksame Abschnitt stromabwärts der Mündung des Zwischeneinlasses und/oder der
Flutöffnung befindet.
[0010] Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass insbesondere eine unerwünschte Strömung
des durch einen Zwischeneinlass oder eine Flutöffnung in den Pumpkanal eintretenden
Gases entgegen der vom Haupteinlass zum Auslass gerichteten Pumprichtung dadurch vermindert
werden kann, dass das einströmende Gas stromabwärts des Zwischeneinlasses oder der
Flutöffnung durch einen Pumpmechanismus mit einem hohen Saugvermögen weggepumpt wird
und/oder dass durch ein hohes Kompressionsvermögen des der Mündung vorgeschalteten
pumpwirksamen ersten Abschnitts die Rückströmung des Gases entgegen der Pumprichtung
unterdrückt oder zumindest vermindert werden kann.
[0011] Als Saugvermögen wird dabei der Volumenstrom angesehen, d.h. das Volumen, das pro
Zeiteinheit durch eine Querschnittsfläche des Pumpkanals gefördert werden kann. Bei
der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe ist dabei der erste pumpwirksame Abschnitt so ausgelegt,
dass dieser einen geringeren Volumenstrom pro Zeiteinheit durch den Pumpkanal fördert
als der zweite pumpwirksame Abschnitt.
[0012] Das Kompressionsvermögen wird bevorzugt auf die Baulänge bezogen, d.h. es wird auf
das Kompressionsvermögen pro Baulänge abgestellt. Bei der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe
ist der Pumpmechanismus somit bevorzugt derart ausgebildet, dass der erste pumpwirksame
Abschnitt ein höheres Kompressionsvermögen pro Baulänge als der zweite pumpwirksame
Abschnitt aufweist. Als Kompressionsvermögen kann das Kompressionsverhältnis angesehen
werden, das vom dem jeweiligen pumpwirksamen ersten bzw. zweiten Abschnitt an seinem
jeweiligen stromabwärtig liegenden Ende erreicht werden kann. Bei der erfindungsgemäßen
Vakuumpumpe kann somit der erste pumpwirksame Abschnitt ein höheres Kompressionsverhältnis
als der zweite pumpwirksame Abschnitt erreichen.
[0013] Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Pumpmechanismus einen
Holweck-Pumpmechanismus. Bei dem Holweck-Pumpmechanismus handelt es sich um einen
an sich wohlbekannten Pumpmechanismus, der in Turbomolekularpumpen zum Einsatz kommt
und der im molekularen Strömungsbereich besonders wirksam ist. Ein Holweck-Pumpmechanismus
weist eine oder mehrere Holweck-Pumpstufen auf, die seriell oder parallel zueinander
geschaltet und in Turbomolekularpumpen den turbomolekularen Pumpstufen normalerweise
nachgeschaltet sind.
[0014] Eine Holweck-Pumpstufe umfasst typischerweise ein zylindermantelförmiges Statorelement
und ein ebenfalls zylindermantelförmiges Rotorelement, wobei eine Mantelfläche des
Statorelements und eine Mantelfläche des Rotorelements eine pumpaktive Oberfläche
der Holweck-Pumpstufe bilden und einander unter Ausbildung eines engen Spalts gegenüberliegen,
welcher als Holweck-Spalt bezeichnet wird. Normalerweise sind in der Mantelfläche
des Statorelements mehrere schraubenlinienförmig verlaufende Stege und zwischen den
Stegen angeordnete, ebenfalls schraubenlinienförmig verlaufende Nuten ausgebildet,
die im Bereich der Holweck-Pumpstufe den Pumpkanal für das Gas bilden. Die gegenüberliegende
Mantelfläche des Rotorelements ist dagegen glatt ausgebildet.
[0015] Prinzipiell können die Stege und Nuten auch auf der Mantelfläche des Rotorelements
vorgesehen sein und die Mantelfläche des Statorelements kann glatt ausgebildet sein.
Dies kommt in der Praxis allerdings selten vor.
[0016] Die Pumpwirkung der Holweck-Pumpstufe beruht darauf, dass die zu fördernden Gasmoleküle
durch die rotierende Bewegung des Rotorelements innerhalb der Nuten vorangetrieben
und dadurch in axialer Richtung gefördert werden. Dabei dichten die zwischen den Nuten
ausgebildeten Stege die Nuten ab und verhindern bzw. reduzieren ein Ausströmen oder
Rückströmen der Gasmoleküle entgegen der Pumprichtung. Die schraubenlinienförmig verlaufenden
Stege und Nuten bilden ein Holweck-Gewinde, wobei unter einer Schraubenlinienform
auch eine Form zu verstehen ist, die nur eine Teilumdrehung einer Schraubenlinie bildet.
[0017] Das Statorelement kann prinzipiell an der äußeren oder der inneren Mantelfläche ein
Holweck-Gewinde aufweisen. Das Statorelement kann auch an beiden Mantelflächen eine
solche pumpaktive Oberfläche aufweisen. Jede pumpaktive Oberfläche kann mit einer
pumpaktiven Mantelfläche eines gegenüber dem Statorelement rotierenden, ebenfalls
im Wesentlichen zylinderförmigen Rotorelements eine Holweck-Pumpstufe bilden.
[0018] Nicht erfindungsgemäß liegt die Mündung des Zwischeneinlasses und/oder die Mündung
der Flutöffnung in den Pumpkanal innerhalb einer Holweck-Pumpstufe eines Holweck-Pumpmechanismus.
Innerhalb einer Holweck-Pumpstufe kann durch entsprechende Ausbildung des Holweck-Gewindes
stromabwärts bzw. stromaufwärts der Mündung des Zwischeneinlasses und/oder der Mündung
der Flutöffnung erreicht werden, dass vor der Mündung ein höheres Kompressionsvermögen
und/oder nachgeordnet zur Mündung ein höheres Saugvermögen von der Holweck-Pumpstufe
bewirkt wird.
[0019] Nicht erfindungsgemäß wird der erste pumpwirksame Abschnitt von dem stromaufwärts
der Mündung liegenden Teil der Holweck-Pumpstufe und der zweite pumpwirksame Abschnitt
wird von dem stromabwärts der Mündung liegenden Teil der Holweck-Pumpstufe gebildet.
Die Holweck-Pumpstufe bzw. der Holweck-Stator der Pumpstufe kann somit zweigeteilt
werden in den ersten pumpwirksamen Abschnitt mit einem hohen Kompressionsvermögen
stromaufwärts der Mündung und in den zweiten pumpwirksamen Abschnitt mit einem hohen
Saugvermögen stromabwärts der Mündung. Dies kann konstruktiv einfach realisiert werden.
[0020] Erfindungsgemäß liegt die Mündung des Zwischeneinlasses und/oder die Mündung der
Flutöffnung in den Pumpkanal zwischen zwei seriell angeordneten, insbesondere ineinander
geschachtelten, Holweck-Pumpstufen eines Holweck-Pumpmechanismus liegt. Dabei kann
der erste pumpwirksame Abschnitt von der stromaufwärts der Mündung liegenden Holweck-Pumpstufe
und der zweite pumpwirksame Abschnitt kann von der stromabwärts der Mündung liegenden
Holweck-Pumpstufe gebildet werden. Die erste, stromaufwärtige Pumpstufe kann somit
derart ausgebildet sein, dass sie ein höheres Kompressionsvermögen aufweist als die
der Mündung nachgeschaltete, stromabwärtige Holweck-Pumpstufe. Die stromabwärtige
Holweck-Pumpstufe kann derart ausgebildet sein, dass deren Saugvermögen höher ist
als das Saugvermögen der Holweck-Pumpstufe vor der Mündung.
[0021] Der erste pumpwirksame Abschnitt kann ein erstes Holweck-Gewinde und der zweite pumpwirksame
Abschnitt kann ein zweites Holweck-Gewinde aufweisen. Bevorzugt ist das erste Holweck-Gewinde
derart ausgebildet, dass es ein höheres Kompressionsvermögen als das zweite Holweck-Gewinde
erreicht. Das erste Holweck-Gewinde und das zweite Holweck-Gewinde können auch derart
ausgebildet sein, dass das zweite Holweck-Gewinde gegenüber dem ersten Holweck-Gewinde
das höhere Saugvermögen erreicht.
[0022] Das jeweilige Holweck-Gewinde kann an einer Mantelfläche eines Statorelements oder
eines mit dem Statorelement zusammenwirkenden Rotorelements des jeweiligen pumpwirksamen
Abschnitts ausgebildet und von schraubenlinienförmig an der Mantelfläche verlaufenden
Stegen mit dazwischenliegenden Nuten gebildet sein. Dabei kann das höhere Kompressionsvermögen
des ersten Holweck-Gewindes und/oder das höhere Saugvermögen des zweiten Holweck-Gewindes
dadurch erreicht werden, dass sich die beiden Holweck-Gewinde in wenigstens einem
der folgenden Parameter unterscheiden: der Anzahl der Nuten, dem Steigungswinkel der
Nuten bzw. der Stege, der Größe eines Holweck-Spalts zwischen dem jeweiligen Statorelement
und dem dazugehörenden Rotorelement, der Tiefe der Nuten, der Höhe der Stege, der
Breite der Nuten und der Breite der Stege.
[0023] Durch geeignete Einstellung von wenigstens einem der vorstehend genannten Geometrieparameter
kann der erste pumpwirksame Abschnitt mit dem ersten Holweck-Gewinde und/oder der
zweite pumpwirksame Abschnitt mit dem zweiten Holweck-Gewinde derart ausgestaltet
werden, dass vorgelagert zur Mündung des Zwischeneinlasses und/oder zur Mündung der
Flutöffnung ein höheres Kompressionsvermögen und/oder nachgelagert zur Mündung ein
höheres Saugvermögen bereitgestellt wird.
[0024] Die Erfindung betrifft auch ein Vakuumgerät, insbesondere ein Lecksuchgerät oder
ein Massenspektrometer, mit einer in das Vakuumgerät integrierten oder am Vakuumgerät
angeordneten erfindungsgemäßen Vakuumpumpe.
[0025] Die Erfindung betrifft auch eine Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, umfassend
wenigstens einen Pumpmechanismus zum Pumpen von Gas längs eines von einem Haupteinlass
zu einem Auslass für das Gas verlaufenden Pumpkanals, wobei wenigstens ein Zwischeneinlass
und/oder eine Flutöffnung für das Gas in den Pumpkanal mündet, wobei der Pumpmechanismus
derart ausgebildet ist, dass ein erster pumpwirksamer Abschnitt des Pumpmechanismus,
der sich stromaufwärts der Mündung des Zwischeneinlasses und/oder der Flutöffnung
befindet, ein höheres Kompressionsvermögen als ein zweiter pumpwirksamer Abschnitt
des Pumpmechanismus aufweist, der sich stromabwärts der Mündung befindet, und/oder
wobei der Pumpmechanismus derart ausgebildet ist, dass der zweite pumpwirksame Abschnitt
ein höheres Saugvermögen als der erste pumpwirksame Abschnitt aufweist. Die hierin
genannten Weiterbildungen und Ausgestaltungen gelten für die vorstehend genannte erfindungsgemäße
Variante einer Vakuumpumpe entsprechend.
[0026] Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen, jeweils schematisch:
- Fig. 1
- eine Vakuumpumpe in einer geschnittenen Darstellung,
- Fig. 2
- ein Statorelement einer Holweck-Pumpstufe in perspektivischer Ansicht,
- Fig. 3
- eine geschnittene Teildarstellung einer Variante eines Holweck-Pumpmechanismus,
- Fig. 4A
- eine Querschnittsansicht der Holweck-Pumpmechanismus-Variante von Fig. 3,
- Fig. 4B
- eine Abwandlung der Variante von Fig. 4A,
- Fig. 5
- eine geschnittene Teildarstellung einer weiteren Variante eines Holweck-Pumpmechanismus,
- Fig. 6
- eine weitere Vakuumpumpe in einer geschnittenen Darstellung,
- Fig. 7
- eine geschnittene Teildarstellung der Holweck-Pumpstufen der Vakuumpumpe von Fig.
6 und
- Fig. 8
- eine Ansicht der Außenseite der radial außen liegenden Holweck-Statorhülse der Holweck-Pumpstufen
der Vakuumpumpe von Fig. 6.
[0027] Die in Fig. 1 gezeigte Vakuumpumpe umfasst einen von einem Einlassflansch 68 umgebenen
Pumpeneinlass 70 sowie mehrere Pumpstufen zur Förderung des an dem Pumpeneinlass 70
anstehenden Gases durch einen Pumpkanal 10 zu einem in Fig. 1 nicht dargestellten
Pumpenauslass. Die Vakuumpumpe umfasst einen Stator mit einem statischen Gehäuse 72
und einen in dem Gehäuse 72 angeordneten Rotor mit einer um eine Rotationsachse 14
drehbar gelagerten Rotorwelle 12.
[0028] Die Vakuumpumpe ist als Turbomolekularpumpe ausgebildet und umfasst einen Pumpmechanismus,
der von mehreren pumpwirksamen miteinander in Serie geschalteten, turbomolekularen
Pumpstufen gebildet wird. Die turbomolekularen Pumpstufen weisen mehrere mit der Rotorwelle
12 verbundene turbomolekulare Rotorscheiben 16 und mehrere in axialer Richtung zwischen
den Rotorscheiben 16 angeordnete und in dem Gehäuse 72 festgelegte turbomolekulare
Statorscheiben 26 auf. Die Statorscheiben 26 werden durch Distanzringe 36 in einem
gewünschten axialen Abstand zueinander gehalten. Die Rotorscheiben 16 und die Statorscheiben
26 stellen in dem Schöpfbereich 50 eine in Richtung des Pfeils 58, also in Pumprichtung,
gerichtete axiale Pumpwirkung bereit. Der Pumpkanal 10 erstreckt sich dabei durch
die turbomolekularen Pumpstufen und weiter durch einen den turbomolekularen Pumpstufen
nachgeordneten Holweck-Pumpmechanismus hindurch.
[0029] Der Holweck-Pumpmechanismus umfasst bei dem gezeigten Beispiel drei in radialer Richtung
ineinander angeordnete und pumpwirksam miteinander in Serie geschaltete Holweck-Pumpstufen.
Der rotorseitige Teil der Holweck-Pumpstufen umfasst eine mit der Rotorwelle 12 verbundene
Rotornabe 74 und zwei an der Rotornabe 74 befestigte und von dieser getragene zylindermantelförmige
Holweck-Rotorhülsen 76, 78, die koaxial zu der Rotationsachse 14 orientiert und in
radialer Richtung ineinander geschachtelt sind. Ferner sind zwei zylindermantelförmige
Holweck-Statorhülsen 80, 82 vorgesehen, die ebenfalls koaxial zu der Rotationsachse
14 orientiert und in radialer Richtung ineinander geschachtelt sind.
[0030] Die pumpaktiven Oberfläche der Holweck-Pumpstufen sind jeweils durch die einander
unter Ausbildung eines engen radialen Holweck-Spalts gegenüberliegenden radialen Mantelflächen
jeweils einer Holweck-Rotorhülse 76, 78 und einer Holweck-Statorhülse 80, 82 gebildet.
Dabei ist jeweils eine der pumpaktiven Oberflächen glatt ausgebildet - vorliegend
diejenige der Holweck-Rotorhülse 76 bzw. 78 - und die gegenüberliegende pumpaktive
Oberfläche der Holweck-Statorhülse 80, 82 umfasst ein Holweck-Gewinde mit schraubenlinienförmig
um die Rotationsachse 14 herum in axialer Richtung verlaufenden Nuten, in denen durch
die Rotation der jeweiligen Rotorhülse 76, 78 das Gas vorangetrieben und dadurch gepumpt
wird.
[0031] Im Bereich der jeweiligen Holweck-Pumpstufe bilden im Wesentlichen die Nuten den
Pumpkanal für das zu pumpende Gas. Die Holweck-Pumpstufen stellen dabei, insbesondere
aufgrund des Holweck-Gewindes, eine Pumpwirkung bereit, um das längs des Pumpkanals
von den turbomolekularen Pumpstufen geförderte Gas weiter durch die Holweck-Pumpstufen
hindurch zum Auslass zu fördern.
[0032] Die drehbare Lagerung der Rotorwelle 12 wird durch ein Wälzlager 84 im Bereich des
Pumpenauslasses und ein Permanentmagnetlager 86 im Bereich des Pumpeneinlasses 70
bewirkt.
[0033] Das Permanentmagnetlager 86 umfasst eine rotorseitige Lagerhälfte 88 und eine statorseitige
Lagerhälfte 90, welche jeweils einen Ringstapel aus mehreren in axialer Richtung aufeinandergestapelten
permanentmagnetischen Ringen 92, 94 umfassen. Die Magnetringe 92, 94 liegen dabei
unter Ausbildung eines radialen Lagerspalts 96 einander gegenüber.
[0034] Innerhalb des Magnetlagers 86 ist ein Not- bzw. Fanglager 98 vorgesehen, welches
als ungeschmiertes Wälzlager ausgebildet ist. Im normalen Betrieb der Vakuumpumpe
läuft das Fanglager 98 leer. Es gelangt erst bei einer übermäßigen radialen Auslenkung
des Rotors gegenüber dem Stator in Eingriff, um einen radialen Anschlag für den Rotor
zu bilden, der eine Kollision der rotorseitigen Strukturen mit den statorseitigen
Strukturen verhindert.
[0035] Im Bereich des Wälzlagers 84 ist an der Rotorwelle 12 eine konische Spritzmutter
100 mit einem zu dem Wälzlager 84 hin zunehmenden Außendurchmesser vorgesehen. Die
Spritzmutter 100 steht mit einem Abstreifer eines Betriebsmittelspeichers in gleitendem
Kontakt, der mehrere mit einem Betriebsmittel, wie zum Beispiel einem Schmiermittel,
getränkte saugfähige Scheiben 102 umfasst. Im Betrieb wird das Betriebsmittel durch
kapillare Wirkung von dem Betriebsmittelspeicher über den Abstreifer auf die rotierende
Spritzmutter 100 übertragen und infolge der Zentrifugalkraft entlang der Spritzmutter
100 in Richtung des größer werdenden Außendurchmessers zu dem Wälzlager 84 hin gefördert,
wo es zum Beispiel eine schmierende Funktion erfüllt.
[0036] Es ist aber auch eine anders gestaltete Lagerung der Rotorwelle 12 möglich. Beispielsweise
könnte eine Fünfachsig-Aktiv-Magnetlagerung für die Rotorwelle 12 vorgesehen sein.
[0037] Die Vakuumpumpe umfasst einen Antriebsmotor 104 zum drehenden Antreiben des Rotors,
dessen Läufer durch die Rotorwelle 12 gebildet ist. Eine Steuereinheit 106 steuert
den Motor 104 an.
[0038] Das in Fig. 2 gezeigte Statorelement kann als Holweck-Statorhülse 82 bei der Vakuumpumpe
der Fig. 1 verwendet werden. Das Statorelement besitzt eine im Wesentlichen zylindermantelförmige
Grundform und umfasst drei separate Statorteile, die das Statorelement in drei Winkelabschnitte
unterteilen. Die Trennflächen zwischen den einzelnen Statorteilen 108, 108', 108"
sind in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 110, 112 und 114 bezeichnet und verlaufen im
Wesentlichen parallel zu der Längsachse 116 des Statorelements, so dass jedes Statorteil
108, 108', 108" ein Zylindermantelsegment mit einer von seiner Flachseite her gesehen
im Wesentlichen rechteckigen Umrissform bildet. Das Statorelement kann aber auch einstückig
ausgebildet sein.
[0039] Jedes Statorteil 108, 108', 108" umfasst sowohl an seiner Außenseite als auch an
seiner Innenseite jeweils mehrere Stegabschnitte 118, 118', 118", welche gemeinsam
schraubenlinienförmig in Richtung der Längsachse 116 verlaufende Stege bilden, die
an der inneren und der äußeren Mantelfläche des Statorelements angeordnet sind, und
zwischen denen jeweils schraubenlinienförmig in Richtung der Längsachse 116 verlaufende
Nuten 120 ausgebildet sind. Die Stege und Nuten 120 bilden dabei jeweils ein Holweck-Gewinde
an der inneren und äußeren Mantelfläche des Statorelements, welches dazu geeignet
ist, mit einem gegenüber der jeweiligen Mantelfläche rotierenden, als Holweck-Zylinder
ausgebildeten Rotorelement (vgl. die Holweck-Rotorhülsen 76, 78 in Fig. 1) eine Holweck-Pumpstufe
zu bilden. Dabei weist das jeweilige Rotorelement insbesondere eine glatte pumpaktive
Oberfläche auf.
[0040] Durch die Segmentierung des Statorelements wird dessen Herstellung deutlich vereinfacht,
da sich die einzelnen Statorteile 108, 108', 108" hinterschneidungsfrei herstellen
und einfach umformen lassen. Das Statorelement kann aber auch einstückig hergestellt
sein, zum Beispiel durch Herausfräsen aus einem Voll- oder Hohlzylinder aus einem
vakuumkompatiblen Metall oder Kunststoff.
[0041] Der bevorzugte Strömungsweg 148 des durch die Holweck-Pumpstufen gepumpten Gases
verläuft längs der Nuten 120 und ist in Fig. 2 gekennzeichnet.
[0042] Bei der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe kann zusätzlich zu dem von dem Pumpeneinlass
70 gebildeten Haupteinlass ein Zwischeneinlass 122 vorgesehen sein, der in den Pumpkanal
10 mündet (vgl. Fig. 3, 4A und 5).
[0043] Bei der Vakuumpumpe ist wenigstens ein Pumpmechanismus derart ausgebildet, dass ein
erster pumpwirksamer Abschnitt des Pumpmechanismus, der sich stromaufwärts der Mündung
des Zwischeneinlasses 122 befindet, ein höheres Kompressionsvermögen aufweist als
ein stromabwärts der Mündung liegender zweiter pumpwirksamer Abschnitt, und/oder dass
der zweite pumpwirksame Abschnitt ein höheres Saugvermögen aufweist als der erste
pumpwirksame Abschnitt. Dadurch kann eine Strömung des über den Zwischeneinlass 122
in den Pumpkanal 10 gelangenden Gases entgegen der Pumprichtung vermieden oder zumindest
verringert werden, wodurch die Leistungsfähigkeit der Vakuumpumpe insgesamt verbessert
werden kann.
[0044] Mit stromaufwärts bzw. stromabwärts liegendem, erstem bzw. zweitem pumpwirksamen
Abschnitt ist dabei insbesondere derjenige Abschnitt oder Bereich eines Pumpmechanismus
gemeint, der unmittelbar vor oder hinter der Mündung liegt.
[0045] Bei der Variante der Fig. 3 und 4A liegt die Mündung 134 des Zwischeneinlasses 122
in den Pumpkanal 10 innerhalb einer Holweck-Pumpstufe 124, die einen außenliegenden
Stator 126 und einen mit dem Stator 126 zusammenwirkenden, innenliegenden Rotor 128
aufweist.
[0046] Der Stator 126 kann wie das in Bezug auf Fig. 2 beschriebene Statorelement ausgebildet
sein und somit eine zylindermantelförmige Grundform aufweisen. Wie Fig. 3 zeigt, verläuft
der Zwischeneinlass 122 in Art eines Kanals mit einem kreisrunden Querschnitt quer
zur Längsachse 116 durch den Stator 126 hindurch und mündet dabei in den durch die
Holweck-Pumpstufe verlaufenden Pumpkanal 10. Der den Zwischeneinlass 122 bildende
Kanal kann alternativ auch einen ovalen oder eckigen Querschnitt aufweisen.
[0047] Bei der Holweck-Pumpstufe 126 bildet derjenige Teil des Statorelements 126, der -
bezogen auf den Pumpkanal 10 - stromaufwärts der Mündung 134 liegt, den ersten pumpwirksamen
Abschnitt 136 und der stromabwärts der Mündung 134 liegende Teil des Stators 126 bildet
den zweiten pumpwirksamen Abschnitt 138. Der Stator 126 ist somit zweigeteilt in den
ersten pumpwirksamen Abschnitt 136, der ein höheres Kompressionsvermögen bewirkt als
der zweite pumpwirksame Abschnitt 138, und in den zweiten pumpwirksamen Abschnitt
136 mit einem höheren Saugvermögen.
[0048] Zum Erreichen des höheren Kompressionsvermögens bzw. des höheren Saugvermögens unterscheiden
sich die am jeweiligen pumpwirksamen Abschnitt 136, 138 ausgebildeten Holweck-Gewinde
140, 142 voneinander. Das erste Holweck-Gewinde 140 an der inneren Mantelfläche des
ersten pumpwirksamen Abschnitts 136 wird von schraubenlinienförmig verlaufenden Stegen
130 mit dazwischen liegenden Nuten 132 gebildet. Das an der inneren Mantelfläche des
zweiten pumpwirksamen Abschnitts 138 vorgesehene zweite Holweck-Gewinde 142 wird von
schraubenlinienförmig verlaufenden Stegen 130' mit dazwischen liegenden Nuten 132'
gebildet.
[0049] Das erste Holweck-Gewinde 140 weist eine engere und flachere Struktur auf als das
zweite Holweck-Gewinde 142, das eine offene, grobe und steile Struktur aufweist. Wie
Fig. 3 zeigt, wird die jeweilige Struktur des ersten bzw. zweiten Holweck-Gewindes
140, 142 dadurch erreicht, dass die Nuten 132 schmaler sind als die Nuten 132', dass
die Steigung der Stege 130 bzw. der Nuten 132 geringer ist als die Steigung der Stege
130' bzw. der Nuten 132', dass die Stege 130 höher sind als die Stege 130', dass die
Nuten 132 tiefer sind als die Nuten 132', und/oder dass der Holweck-Spalt bei dem
ersten Holweck-Gewinde 140 kleiner ist als der Holweck-Spalt des zweiten Holweck-Gewindes
142.
[0050] Dabei ist mit Steigung die einer herkömmlichen Gewindesteigung analoge Größe gemeint.
Ferner ist mit Holweck-Spalt der jeweilige Abstand zwischen den nach radial innen
weisenden Stirnseiten der Nuten 132, 132' zur äußeren Mantelfläche der Holweck-Rotorhülse
144 gemeint.
[0051] Durch die unterschiedliche Struktur der beiden Holweck-Gewinde 140, 142 erreicht
der erste pumpwirksame Abschnitt 136 ein hohes Kompressionsvermögen im Pumpkanal 10
im Bereich der Mündung 134 und der zweite pumpwirksame Abschnitt 138 erreicht ein
hohes Saugvermögen im Bereich der Mündung 134 im Pumpkanal 10. Dadurch kann auf einfache
und effiziente Weise eine unerwünschte Strömung des über den Zwischeneinlass 122 einströmenden
Gases entgegen der Pumprichtung vermieden oder wenigstens reduziert werden, da das
Gas gewissermaßen von dem zweiten pumpwirksamen Abschnitt 138 "weggesaugt" wird bzw.
die von dem ersten pumpwirksamen Abschnitt 136 bewirkte hohe Kompressibilität ein
Einströmen des Gases entgegen der Pumprichtung verhindert.
[0052] Bei der mit Bezug auf die Fig. 3 und 4A beschriebenen Variante wird somit der erste
pumpwirksame Abschnitt 136 mit hohem Kompressionsvermögen von dem stromaufwärts der
Mündung 134 liegenden Teil der Holweck-Pumpstufe 124 gebildet, während der zweite
pumpwirksame Abschnitt 138 mit hohem Saugvermögen von dem stromabwärts der Mündung
134 liegenden Teil der Holweck-Pumpstufe 124 gebildet wird.
[0053] Die Holweck-Pumpstufe 124 mit dem außenliegenden Stator 126 und dem innenliegenden,
um die Längs- bzw. Drehachse 116 drehbaren Rotor 128 mit der Holweck-Rotorhülse 144
kann dabei als eine Holweck-Pumpstufe bei einer Vakuumpumpe gemäß Fig. 1 eingesetzt
werden, insbesondere - bezogen auf den Pumpkanal 10 - nachgeordnet zu einer oder mehreren
turbomolekularen Pumpstufen und in Serie zu weiteren Holweck-Pumpstufen.
[0054] Die Vakuumpumpe kann auch ohne Zwischeneinlass ausgestaltet sein, vgl. die Variante
gemäß Fig. 4B, bei der im Vergleich zu der Variante der Fig. 4A kein Zwischeneinlass
122 vorgesehen ist. Bei der Variante gemäß Fig. 4B ist wenigstens ein Pumpmechanismus
und insbesondere die radial außen liegende Holweck-Pumpstufe derart ausgebildet, dass
ein erster pumpwirksamer Abschnitt des Pumpmechanismus, der stromaufwärts zu einem
zweiten pumpwirksamen Abschnitt des Pumpmechanismus liegt, ein höheres Kompressionsvermögen
als der zweite pumpwirksame Abschnitt aufweist, und/oder dass der zweite pumpwirksame
Abschnitt ein höheres Saugvermögen als der erste pumpwirksame Abschnitt aufweist.
Dadurch kann eine Rückströmung von Gas entgegen der Pumprichtung während des Pumpenbetriebs
vermieden oder zumindest verringert werden. Die Leistungsfähigkeit der Vakuumpumpe
kann dadurch insgesamt verbessert werden.
[0055] Bei der Variante der Fig. 5 liegt die Mündung 134 des Zwischeneinlasses 122 in den
Pumpkanal 10 zwischen einer ersten Holweck-Pumpstufe 124' und einer zweiten Holweck-Pumpstufe
124". Die beiden Pumpstufen 124', 124" sind in Serie angeordnet und ineinander geschachtelt.
Der Pumpkanal 10 weist daher jeweils, wie in Fig. 5 angedeutet ist, im Bereich der
Mündung 134 des Zwischeneinlasses 122 von der ersten Holweck-Pumpstufe 124' in die
zweite Holweck-Pumpstufe 124" und in Pumprichtung 146 gesehen im Nachgang zur zweiten
Holweck-Pumpstufe 124" eine Umlenkung um 180 Grad auf.
[0056] Die erste Holweck-Pumpstufe 124' weist einen zylindermantelförmigen Stator 126' auf,
dessen innere Mantelfläche zusammen mit einer äußeren Mantelfläche einer Holweck-Rotorhülse
144 des Rotors 128 die eigentliche pumpaktive Oberfläche der Pumpstufe 124' bildet.
Dabei ist ein erstes Holweck-Gewinde 140 an der inneren Mantelfläche des Stators 126'
vorgesehen, wie Fig. 5 zeigt. Die zweite Holweck-Pumpstufe 124" weist einen zylindermantelförmigen
Stator 126" auf, dessen äußere Mantelfläche zusammen mit der inneren Mantelfläche
der Holweck-Rotorhülse 144 die eigentliche pumpaktive Oberfläche der zweiten Holweck-Pumpstufe
124" bildet, wobei ein zweites Holweck-Gewinde 142 an der äußeren Mantelfläche des
Stators 126" vorgesehen ist.
[0057] Bei der Variante der Fig. 5 wird der erste pumpwirksame Abschnitt von der ersten
Holweck-Pumpstufe 124' und der zweite pumpwirksame Abschnitt wird von der zweiten
Holweck-Pumpstufe 124" gebildet. Der erste pumpwirksame Abschnitt bzw. die erste Holweck-Pumpstufe
124' weist ein höheres Kompressionsvermögen auf als der zweite pumpwirksame Abschnitt
bzw. die zweite Holweck-Pumpstufe 124", deren Saugvermögen größer ist. Das höhere
Kompressionsvermögen bzw. das höhere Saugvermögen kann dabei insbesondere wiederum
durch Unterschiede in der Struktur des ersten bzw. zweiten Holweck-Gewindes 140, 142
erreicht werden.
[0058] Das erste Holweck-Gewinde 140 weist eine engere und flachere Struktur auf als das
zweite Holweck-Gewinde 142, das eine offene, grobe und steile Struktur aufweist.
[0059] Die Struktur des ersten bzw. zweiten Holweck-Gewindes 140, 142 kann dabei dadurch
realisiert werden, dass die Nuten 132 schmaler sind als die Nuten 132', dass die Steigung
der Stege 130 bzw. der Nuten 132 geringer ist aus die Steigung der Stege 130' bzw.
der Nuten 132', dass die Stege 130 höher sind als die Stege 130', dass die Nuten 132
tiefer sind als die Nuten 132', und/oder dass der Holweck-Spalt bei dem ersten Holweck-Gewinde
140 kleiner ist als der Holweck-Spalt bei dem zweiten Holweck-Gewinde 142.
[0060] Durch die unterschiedliche Struktur der beiden Holweck-Gewinde 140, 142 erreicht
der erste pumpwirksame Abschnitt ein hohes Kompressionsvermögen im Pumpkanal 10 im
Bereich der Mündung 134 und der zweite pumpwirksame Abschnitt weist ein hohes Saugvermögen
im Bereich der Mündung 134 im Pumpkanal 10 auf. Dadurch kann auf einfache und effiziente
Weise eine unerwünschte Strömung des über den Zwischeneinlass 122 einströmenden Gases
entgegen der Pumprichtung vermieden oder wenigstens reduziert werden, da der zweite
pumpwirksame Abschnitt das Gas in Pumprichtung gewissermaßen absaugt, während der
erste pumpwirksame Abschnitt das Einströmen von Gas entgegen der Pumprichtung weitgehend
verhindert.
[0061] Die beiden ineinander geschachtelten Holweck-Pumpstufen 124', 124" können bei einer
Vakuumpumpe gemäß Fig. 1 eingesetzt werden, insbesondere - bezogen auf den Pumpkanal
10 - nachgeordnet zu den turbomolekularen Pumpstufen.
[0062] Die Vakuumpumpe der Fig. 6 ist wie die Vakuumpumpe der Fig. 1 aufgebaut. Im Unterschied
zur Vakuumpumpe der Fig. 1 weist bei der Vakuumpumpe der Fig. 6 allerdings die radial
außenliegende Holweck-Statorhülse 80 an ihrer Außenseite 150 einen umlaufenden Flutkanal
152 auf, der einen am Pumpengehäuse 72 vorgesehenen Flutkanaleinlass 154 mit zwei
Flutöffnungen 156 verbindet. Die Flutöffnungen 156 laufen zumindest im Wesentlichen
in radialer Richtung durch die Holweck-Statorhülse 80 hindurch und münden in den Holweck-Spalt
zwischen der Holweck-Statorhülse 80 und der Holweck-Rotorhülse 76.
[0063] Während der Zwischeneinlass 122 normalerweise als Einlass für Prozessgas dient, das
mittels der Vakuumpumpe aus einem Rezipienten abgezogen wird, ist der Flutkanaleinlass
154 während des Pumpenbetriebs normalerweise geschlossen. Der Flutkanaleinlass 154
wird normalerweise erst nach dem Abschalten der Vakuumpumpe geöffnet, um die Pumpe
zu belüften. Durch das Belüften der Pumpe können die Rotorwelle 12 und die daran angeordneten
Bauteile schneller zum Stillstand gebracht werden.
[0064] Die von der Holweck-Statorhülse 80 und der Holweck-Rotorhülse 76 gebildete, radial
außenliegende Holweck-Pumpstufe umfasst einen ersten pumpwirksamen Abschnitt auf,
der bezogen auf die Strömungsrichtung des zu pumpenden Gases durch den Holweck-Spalt
stromaufwärts der Mündungen der Flutöffnungen 156 liegt, und einen zweiten pumpwirksamen
Abschnitt, der stromabwärts der Mündungen liegt. Dabei weist der erste pumpwirksame
Abschnitt ein höheres Kompressionsvermögen und ein geringeres Saugvermögen als der
zweite pumpwirksame Abschitt auf. Dadurch kann während des Belüftens der Vakuumpumpe
aus den Flutöffnungen 156 in den Holweck-Spalt strömendes Gas in verbesserter Weise
in Richtung der vorgesehenen Strömungsrichtung abgepumpt werden. Eine Gasströmung
aus den Flutöffnungen 156 in Richtung der vorgeordneten turbomolekularen Pumpstufen
wird dadurch insbesondere zu einem Zeitpunkt reduziert, während dem die Rotorwelle
12 noch mit einer hohen Drehzahl umläuft. Eine Beschädigung der Schaufeln der turbomolekularen
Pumpstufen durch bei hohen Drehzahlen einströmendes Gas kann somit vermieden werden.
Bei geringeren Drehzahlen ist das einströmende Gas dagegen unschädlich für die turbomolekularen
Pumpstufen. Mit abnehmender Drehzahl lässt der von dem ersten und zweiten pumpwirksamen
Abschnitt bewirkte Pumpeffekt nach, so dass mit abnehmender Drehzahl mehr und mehr
durch die Flutöffnungen 156 eintretendes Gas zu den turbomolekularen Pumpstufen strömt.
[0065] Eine nicht dargestellte Variante einer Vakuumpumpe kann auch sowohl wenigstens eine
Flutöffnung 156 als auch einen Zwischeneinlass 120 in einen Holweck-Spalt einer Holweck-Pumpstufe
aufweisen. Dabei liegt der Übergang zwischen dem ersten pumpwirksamen Abschnitt und
dem zweiten pumpwirksamen Abschnitt der Holweck-Pumpstufe im Bereich der Mündung des
Zwischeneinlasses oder im Bereich der Mündung der Flutöffnung.
[0066] Bei den beschriebenen Varianten weist der jeweilige erste pumpwirksame Abschnitt
ein höheres Kompressionsvermögen auf als der jeweilige zweite pumpwirksame Abschnitt,
dessen Saugvermögen wiederum höher ist. Es sind jedoch auch Varianten denkbar, bei
denen nur das Kompressionsvermögen des ersten pumpwirksamen Abschnitts höher ist als
dasjenige des zweiten pumpwirksamen Abschnitts, oder bei denen nur das Saugvermögen
des zweiten pumpwirksamen Abschnitts größer ist als dasjenige des ersten pumpwirksamen
Abschnitts.
Bezugszeichenliste
[0067]
- 10
- Pumpkanal
- 12
- Rotorwelle
- 14
- Rotationsachse
- 16
- Rotorscheibe
- 26
- Statorscheibe
- 36
- Distanzring
- 50
- Schöpfbereich
- 58
- Pfeil
- 68
- Einlassflansch
- 70
- Pumpeneinlass (Haupteinlass)
- 72
- Gehäuse
- 74
- Rotornabe
- 76, 78
- Holweck-Rotorhülse
- 80, 82
- Holweck-Statorhülse
- 84
- Wälzlager
- 86
- Permanentmagnetlager
- 88
- rotorseitige Lagerhälfte
- 90
- statorseitige Lagerhälfte
- 92, 94
- permanentmagnetischer Ring
- 96
- radialer Lagerspalt
- 98
- Fanglager
- 100
- Spritzmutter
- 102
- saugfähige Scheibe
- 104
- Antriebsmotor
- 106
- Steuereinheit
- 108, 108', 108"
- Statorteile
- 110
- Trennfläche
- 112
- Trennfläche
- 114
- Trennfläche
- 116
- Längsachse
- 118, 118', 118"
- Stegabschnitte
- 120
- Nut
- 122
- Zwischeneinlass
- 124, 124', 124"
- Holweck-Pumpstufe
- 126, 126', 126"
- Stator
- 128
- Rotor
- 130, 130'
- Steg
- 132, 132'
- Nut
- 134
- Mündung
- 136
- erster pumpwirksamer Abschnitt
- 138
- zweiter pumpwirksamer Abschnitt
- 140
- erstes Holweck-Gewinde
- 142
- zweites Holweck-Gewinde
- 144
- Holweck-Rotorhülse
- 146
- Pumprichtung
- 148
- Strömungsweg
- 150
- Außenseite
- 152
- Flutkanal
- 154
- Flutkanaleinlass
- 156
- Flutöffnung
1. Vakuumpumpe, insbesondere Turbomolekularpumpe, umfassend wenigstens einen Pumpmechanismus
(124, 124', 124") zum Pumpen von Gas längs eines von einem Haupteinlass (70) zu einem
Auslass für das Gas verlaufenden Pumpkanals (10),
wobei der Pumpmechanismus (124, 124', 124") derart ausgebildet ist, dass ein erster
pumpwirksamer Abschnitt (136) des Pumpmechanismus (124, 124', 124"), der stromaufwärts
bezüglich eines zweiten pumpwirksamen Abschnitts (138) des Pumpmechanismus (124, 124',
124") vorgesehen ist, ein höheres Kompressionsvermögen als der zweite pumpwirksame
Abschnitt (138) aufweist, und/oder
der Pumpmechanismus (124, 124', 124") derart ausgebildet ist, dass der zweite pumpwirksame
Abschnitt (138) ein höheres Saugvermögen als der erste pumpwirksame Abschnitt (136)
aufweist,
wobei wenigstens ein Zwischeneinlass (122) und/oder wenigstens eine Flutöffnung (156)
für das Gas in den Pumpkanal (10) mündet, wobei sich der erste pumpwirksame Abschnitt
(136) stromaufwärts der Mündung (134) des Zwischeneinlasses (122) und/oder der Flutöffnung
(156) befindet und wobei sich der zweite pumpwirksame Abschnitt (138) stromabwärts
der Mündung (134) des Zwischeneinlasses (122) und/oder der Flutöffnung (156) befindet,
und
wobei die Mündung (134) des Zwischeneinlasses (122) und/oder die Mündung der Flutöffnung
(156) in den Pumpkanal (10) zwischen zwei seriell angeordneten, insbesondere ineinander
geschachtelten, Holweck-Pumpstufen (124', 124") eines Holweck-Pumpmechanismus liegt.
2. Vakuumpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste pumpwirksame Abschnitt von der stromaufwärts der Mündung (134) liegenden
Holweck-Pumpstufe (124') und der zweite pumpwirksame Abschnitt von der stromabwärts
der Mündung liegenden Holweck-Pumpstufe (124") gebildet wird.
3. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste pumpwirksame Abschnitt (136) ein erstes Holweck-Gewinde (140) und der zweite
pumpwirksame Abschnitt (138) ein zweites Holweck-Gewinde (142) aufweist.
4. Vakuumpumpe nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Holweck-Gewinde (140) und das zweite Holweck-Gewinde (142) derart ausgebildet
sind, dass das erste Holweck-Gewinde (140) gegenüber dem zweiten Holweck-Gewinde (142)
das höhere Kompressionsvermögen bewirkt.
5. Vakuumpumpe nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Holweck-Gewinde (140) und das zweite Holweck-Gewinde (142) derart ausgebildet
sind, dass das zweite Holweck-Gewinde (142) gegenüber dem ersten Holweck-Gewinde (140)
das höhere Saugvermögen bewirkt.
6. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das jeweilige Holweck-Gewinde (140, 142) an einer Mantelfläche eines Statorelements
(126, 126', 126") oder eines mit dem Statorelement (126, 126', 126") zusammenwirkenden
Rotorelements (128) des jeweiligen pumpwirksamen Abschnitts ausgebildet ist und von
schraubenlinienförmig an der Mantelfläche verlaufenden Stegen (130, 130') mit dazwischenliegenden
Nuten (132, 132') gebildet wird.
7. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das höhere Kompressionsvermögen des ersten Holweck-Gewindes (140) und/oder das höhere
Saugvermögen des zweiten Holweck-Gewindes (142) dadurch erreicht wird, dass sich die
beiden Holweck-Gewinde (140, 142) in wenigstens einem der folgenden Parameter unterscheiden:
der Anzahl der Nuten (132, 132'), dem Steigungswinkel der Nuten (132, 132') bzw. der
Stege (130, 130'), der Größe des Holweck-Spalts zwischen dem jeweiligen Statorelement
(126, 126', 126") und dem dazugehörenden Rotorelement (128), der Tiefe der Nuten (132,
132'), der Höhe der Stege (130, 130'), der Breite der Nuten (132, 132'), der Breite
der Stege (130, 130').
8. Vakuumgerät, insbesondere Lecksuchgerät oder Massenspektrometer, mit einer in das
Vakuumgerät integrierten oder am Vakuumgerät angeordneten Vakuumpumpe nach einem der
vorhergehenden Ansprüche.
1. A vacuum pump, in particular a turbomolecular pump, comprising at least one pump mechanism
(124, 124', 124") for pumping gas along a pump channel (10) extending from a main
inlet (70) to an outlet for the gas, wherein the pump mechanism (124, 124', 124")
is configured such that a first pump-active section (136) of the pump mechanism (124,
124', 124"), which is provided upstream with respect to a second pump-active section
(138) of the pump mechanism (124, 124', 124"), has a higher compression capacity than
the second pump-active section (138) and/or
the pump mechanism (124, 124', 124") is configured such that the second pump-active
section (138) has a higher suction capacity than the first pump-active section (136);
wherein at least one intermediate inlet (122) and/or at least one flood opening (156)
for the gas opens into the pump channel (10), wherein the first pump-active section
(136) is located upstream of the opening (134) of the intermediate inlet (122) and/or
of the flood opening (156), and wherein the second pump-active section (138) is located
downstream of the opening (134) of the intermediate inlet (122) and/or of the flood
opening (156); and wherein the opening (134) of the intermediate inlet (122) and/or
the opening of the flood opening (156) into the pump channel (10) is disposed between
two Holweck pump stages (124', 124") of a Holweck pump mechanism which are arranged
in series and which are in particular nested in one another.
2. A vacuum pump in accordance with claim 1,
characterized in that
the first pump-active section is formed by the Holweck pump stage (124') disposed
upstream of the opening (134) and the second pump-active section is formed by the
Holweck pump stage (124") disposed downstream of the opening.
3. A vacuum pump in accordance with any one of the preceding claims,
characterized in that
the first pump-active section (136) has a first Holweck thread (140) and the second
pump-active section (138) has a second Holweck thread (142).
4. A vacuum pump in accordance with claim 3,
characterized in that
the first Holweck thread (140) and the second Holweck thread (142) are configured
such that the first Holweck thread (140) effects the higher compression capacity with
respect to the second Holweck thread (142).
5. A vacuum pump in accordance with claim 3 or claim 4,
characterized in that
the first Holweck thread (140) and the second Holweck thread (142) are configured
such that the second Holweck thread (142) effects the higher suction capacity with
respect to the first Holweck thread (140).
6. A vacuum pump in accordance with any one of the claims 3 to 5,
characterized in that
the respective Holweck thread (140, 142) is formed at a jacket surface of a stator
element (126, 126', 126") or of a rotor element (128) of the respective pump-active
section cooperating with the stator element (126, 126', 126") and is formed by webs
(130, 130') extending helically at the jacket surface and having grooves (132, 132')
disposed therebetween.
7. A vacuum pump in accordance with any one of the claims 3 to 6,
characterized in that
the higher compression capacity of the first Holweck thread (140) and/or the higher
suction capacity of the second Holweck thread (142) is/are achieved in that the two
Holweck threads (140, 142) differ in at least one of the following parameters:
the number of grooves (132, 132'), the gradient angle of the grooves (132, 132') or
of the webs (130, 130'), the size of the Holweck gap between the respective stator
element (126, 126', 126") and the associated rotor element (128), the depth of the
grooves (132, 132'), the height of the webs (130, 130'), the width of the grooves
(132, 132') and the width of the webs (130, 130').
8. A vacuum device, in particular a leak detector or a mass spectrometer, having a vacuum
pump in accordance with any one of the preceding claims integrated into the vacuum
device or arranged at the vacuum device.
1. Pompe à vide, en particulier pompe turbomoléculaire, comprenant au moins un mécanisme
de pompage (124, 124', 124") pour pomper du gaz le long d'un canal de pompage (10)
qui s'étend depuis une entrée principale (70) jusqu'à une sortie pour le gaz,
dans laquelle
le mécanisme de pompage (124, 124', 124") est réalisée de telle sorte qu'une première
portion (136) efficace en pompage du mécanisme de pompage (124, 124', 124") qui est
prévue en amont par rapport à une seconde portion (138) efficace en pompage du mécanisme
de pompage (124, 124', 124") présente une capacité de compression plus élevée que
la seconde portion (138) efficace en pompage, et/ou
le mécanisme de pompage (124, 124', 124") est réalisé de telle sorte que la seconde
portion (138) efficace en pompage présente une capacité d'aspiration plus élevée que
la première portion (136) efficace en pompage, au moins une entrée intermédiaire (122)
et/ou au moins une ouverture de remplissage (156) pour le gaz débouche dans le canal
de pompage (10), la première portion (136) efficace en pompage est située en amont
de l'embouchure (134) de l'entrée intermédiaire (122) et/ou de l'ouverture de remplissage
(156), et
la seconde portion (138) efficace en pompage est située en aval de l'embouchure (134)
de l'entrée intermédiaire (122) et/ou de l'ouverture de remplissage (156), et
l'embouchure (134) de l'entrée intermédiaire (122) et/ou l'embouchure de l'ouverture
de remplissage (156) vers le canal de pompage (10) est située entre deux étages de
pompage Holweck (124', 124") disposés en série, en particulier imbriqués l'un dans
l'autre, d'un mécanisme de pompage Holweck.
2. Pompe à vide selon la revendication 1,
caractérisée en ce que
la première portion efficace en pompage est formée par l'étage de pompage Holweck
(124') situé en amont de l'embouchure (134), et
la seconde portion efficace en pompage est formée par l'étage de pompage Holweck (124")
situé en aval de l'embouchure.
3. Pompe à vide selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
la première portion (136) efficace en pompage comprend un premier filetage Holweck
(140), et
la seconde portion (138) efficace en pompage comprend un second filetage Holweck (142).
4. Pompe à vide selon la revendication 3,
caractérisée en ce que
le premier filetage Holweck (140) et le second filetage Holweck (142) sont réalisés
de telle sorte que le premier filetage Holweck (140) assure une capacité de compression
plus élevée par rapport au second filetage Holweck (142).
5. Pompe à vide selon la revendication 3 ou 4,
caractérisée en ce que
le premier filetage Holweck (140) et le second filetage Holweck (142) sont réalisés
de telle sorte que le second filetage Holweck (142) assure la capacité d'aspiration
plus élevée par rapport au premier filetage Holweck (140).
6. Pompe à vide selon l'une des revendications 3 à 5,
caractérisée en ce que
le filetage Holweck respectif (140, 142) est réalisé sur une surface enveloppe d'un
élément de stator (126, 126', 126") ou d'un élément de rotor (128) coopérant avec
l'élément de stator (126, 126', 126") de la portion respective efficace en pompage
et est formé par des nervures (130, 130') s'étendant en hélice sur la surface enveloppe
avec des rainures (132, 132') interposées.
7. Pompe à vide selon l'une des revendications 3 à 6,
caractérisée en ce que
la capacité de compression plus élevée du premier filetage Holweck (140) et/ou la
capacité d'aspiration plus élevée du second filetage Holweck (142) est obtenue par
le fait que les deux filetages Holweck (140, 142) se distinguent par l'un au moins
des paramètres suivants :
le nombre de rainures (132, 132'), l'angle de pas des rainures (132, 132') ou des
nervures (130, 130'), la taille de l'interstice Holweck entre l'élément de stator
respectif (126, 126', 126") et l'élément de rotor associé (128), la profondeur des
rainures (132, 132'), la hauteur des nervures (130, 130'), la largeur des rainures
(132, 132'), la largeur des nervures (130, 130').
8. Appareil à vide, en particulier appareil détecteur de fuites ou spectromètre de masse,
comportant une pompe à vide selon l'une des revendications précédentes intégrée dans
l'appareil à vide ou disposée sur l'appareil à vide.