[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochvakuumpumpe mit einem glockenförmigen Rotor,
dessen Welle über Wälzlager gehalten wird, die sich im Inneren der Rotorglocke befinden,
mit einem Stator, der zusammen mit der zylindrischen Innenfläche des Rotors einerseits
und zusammen mit der zylindrischen Außenfläche des Rotors andererseits je eine Molekularpumpstufe
bildet, von denen zumindest die erstere vom Holwecktyp ist, und mit einem Sauganschluß,
der sich im Bereich des Scheitels des glockenförmigen Rotors befindet.
[0002] Bei bekannten derartigen Molekularpumpen sind die beiden an der Innenseite und an
der Außenseite des glockenförmigen Rotors ausgebildeten Pumpstufen in Reihe geschaltet.
Da der Sauganschluß sich im Bereich des Scheitels der Rotorglocke befindet, wird der
Vorvakuumanschluß bei bekannten Pumpen an den zentralen Innenraum des Stators gelegt,
so daß die zu pumpenden Gase zuerst außen am Rotor entlang bis zum Glockenrand und
dann weiter von dort in Gegenrichtung in den Glockeninnenraum hineingepumpt werden,
in dem sich der Motor der Pumpe und die Lager befinden. Dies bedeutet, daß die von
der Pumpe angesaugten Gase und Dämpfe die Lager und die Motorwicklungen beschädigen
können, so daß die Lebensdauer der Pumpe beeinträchtigt wird. Dieses Problem wurde
bisher gelegentlich durch eine Abdichtung des Motor- und Lagerraums gegen den Pumpraum
über einen engen Spalt gelöst: Ein neutrales Spülgas, z.B. Stickstoff, wurde in den
Motorraum mit einem solchen Druck eingespeist, daß keine aggressiven Gase aus dem
zu evakuierenden Behälter über den unvermeidlichen Spalt in den Motorraum eindringen
können.
[0003] Die Spülung bewährt sich allerdings nicht, wenn ein plötzlicher Druckanstieg oder
eine kräftige Ausgasung im angeschlossene Vakuumsystem den Vorvakuumdruck auf Werte
von z.B. 1000 Pa ansteigen läßt. In diesen Fällen schlägt nämlich das geförderte Gas
mit seinen agressiven Bestandteilen durch den Dichtungsspalt hindurch in den Motor-
und Lagerraum und zerstört zuerst die Lager.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es also, eine Hochvakuumpumpe anzugeben, bei der auch
nach plötzlichem Druckanstieg keine aggressiven Gase in den Bereich des Motors und
der Lager vordringen können.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Vorvakuumanschluß der
Pumpe im Bereich des Glockenrands des Rotors angeordnet ist und daß die Holweckstufe
als in Richtung auf den Glockenrand pumpende dynamische Dichtung ausgebildet ist,
so daß im Betrieb im Bereich der Wälzlager ein höheres Vakuum als am Glockenrand des
Rotors herrscht. Mit anderen Worten wurde die Pumprichtung der über die zylindrische
Innenfläche des Rotors wirkende Pumpstufe umgekehrt und diese Stufe zu einer dynamischen
Dichtung umgestaltet, die verhindert, daß Gase in den Lagerraum eindringen können.
[0006] Bezüglich von Merkmalen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird auf
die Unteransprüche verwiesen.
[0007] Nachfolgend wird die Erfindung anhand dieses bevorzugten Ausführungsbeispiels mithilfe
der einzigen Figur näher erläutert, die in schematischer Darstellung eine Holweckpumpe
gemäß der Erfindung zeigt.
[0008] Die Pumpe bestizt ein Gehäuse 1, das über einen Flansch 2 an ein zu evakuierendes
Gefäß anschließbar ist. Der Sauganschluß 3 befindet sich also innerhalb dieses Flansches
im Bereich des Scheitels 4 eines glockenförmigen Rotors 5, der in das Gehäuse 1 eingesetzt
ist. Von unten ragt in das Gehäuse ein mit diesem fest verbundener rohrförmiger Stator
6 hinein, der an seiner zylindrischen Außenfläche Nuten 7 einer Holweckpumpstufe
besitzt. Ähnliche Nuten 8, jedoch mit größeren Abmessungen, befinden sich an der
zylindrischen Innenfläche des Gehäuses 1 und bilden in Verbindung mit der äußeren
Zylinderfläche 9 des Rotors 5 eine weitere Holweckpumpstufe. Die Neigungsrichtung
der Nuten 7 ist der der Nuten 8 gleichgerichtet, so daß die Pumpwirkung in beiden
Stufen in der Figur von oben nach unten verläuft. Die zu pumpenden Gase, die am Sauganschluß
3 angesaugt werden, werden also durch die von den Nuten 8 und der Rotoraußenfläche
9 gebildete Holweckpumpe nach unten gesaugt und gelangen über einen seitlichen Anschluß
11 zu einer nicht dargestellten Vorvakuumpumpe.
[0009] Der Rotor wird im Inneren des rohrförmigen Stators 6 durch zwei Wälzlager 12 und
13 gehalten, die zwischen sich den Motor 14 einschließen. Auf die Darstellung der
Einzelheiten des Motors wie Wicklungen, Blechpakete, elektrische Speisung usw. wurde
verzichtet, da es sich hier um eine dem Fachmann vertraute Technik handelt.
[0010] Gase, die sich im Motor- und Lagerraum 15 befinden, werden durch die von den Nuten
7 und der zylindrischen Rotor-Innenfläche 10 gebildete Holweckpumpstufe in Richtung
auf den Vorvakuumanschluß 11 abgesaugt. Werden aggressive Dämpfe über den Sauganschluß
3 abgepumpt, dann können diese nicht in den Motorraum 15 eindringen, da die von den
Nuten 7 und der Rotor-Innenfläche 10 gebildete Pumpstufe entgegen ihrer Pumprichtung
von diesen Gasen durchströmt werden müßte. Diese Pumpstufe wirkt also als dynamische
Dichtung, die praktisch keine Pumpleistung vollbringen muß, sondern nur eine Druckdifferenz
herstellen soll. Somit können die Nuten 7 wesentlich weniger tief in den Stator eingeschnitten
werden und näher beieinander liegen als die Nuten 8 der eigentlichen Pumpstufe. So
kann beispielsweise die dynamische Dichtung eine Druckdifferenz von 5000 Pa und mehr
aufrechterhalten.
[0011] Auf die Verwendung von Spülgas kann hier meist verzichtet werden. Zur Erhöhung der
Sicherheit kann allerdings, falls erwünscht, Spülgas in stark reduzierter Menge nach
wie vor in den Motorraum eingespeist werden.
[0012] Ein wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Pumpe liegt in ihrer Unempfindlichkeit
gegenüber kurzzeitigen Druckanstiegen bis zu einigen tausend Pa. Sogar sehr kurze
Druckanstiege bis zu Atmosphärendruck führen noch nicht zum völligen Zusammenbruch
des Vakuums im Motorraum 15.
[0013] Die Erfindung ist nicht in allen Einzelheiten auf die in der Figur dargestellte Pumpe
beschränkt, zumal deren Darstellung stark schematisiert ist. Insbesondere läßt sich
die Erfindung auch auf Turbomolekularpumpen oder gemischte Pumpen anwenden, bei denen
statt der oder neben den Nuten 8 eine Turbobeschaufelung vorgesehen ist.
1. Hochvakuumpumpe mit einem glockenförmigen Rotor (5), dessen Welle über Wälzlager
(12, 13) gehalten wird, die sich im Inneren der Rotorglocke befinden, mit einem Stator
(1, 6), der zusammen mit der zylindrischen Innenfläche (10) des Rotors einerseits
und zusammen mit der zylindrischen Außenfläche (9) des Rotors andererseits je eine
Molekularpumpstufe bildet, von denen zumindest die erstere vom Holwecktyp ist, und
mit einem Sauganschluß (3), der sich im Bereich des Scheitels (4) des glockenförmigen
Rotors (5) befindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorvakuumanschluß (11) der Pumpe
im Bereich des Glokkenrands des Rotors (5) angeordnet ist und daß die Holweckstufe
(7, 10) als in Richtung auf den Glockenrand pumpende dynamische Dichtung ausgebildet
ist, so daß im Betrieb im Bereich der Wälzlager (12, 13) ein höheres Vakuum als am
Glockenrand des Rotors (5) herrscht.
2. Hochvakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Pumpe antreibende
Motor (14) im Inneren der Rotorglocke (5) zwischen zwei Wälzlagern (12, 13) liegt.
3. Hochvakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Pumpstufen
(7, 10; 8, 9) vom Holwecktyp sind und daß die Nutentiefe und -breite sowie der Abstand
zwischen Stator und Rotor in der von der Außenfläche (9) des Rotors (5) und der entsprechenden
Statorfläche gebildete Pumpstufe wesentlich größer als in der anderen Pumpstufe (7,
10) gewählt ist.