專利名稱：有定子和轉(zhuǎn)子的摩擦式真空泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種摩擦式真空泵，包括定子和轉(zhuǎn)子，它們構(gòu)成至少兩個(gè)各有一氣體進(jìn)口的泵級(jí)，以及包括泵級(jí)的連接裝置，連接裝置配備有連接口并用于將泵級(jí)的氣體進(jìn)口與要抽真空的設(shè)備連接起來。
由DE-A-4331589已知這種類型的摩擦式真空泵。它優(yōu)選地用于粒子輻射儀(例如質(zhì)譜儀)抽真空，粒子輻射儀有用遮擋板彼此分開的腔，在粒子輻射儀工作時(shí)這些腔內(nèi)應(yīng)存在不同的壓力。眾所周知，為了造成這些壓力采用單獨(dú)的真空泵。
DE-A-4331589公開了只借助一個(gè)真空泵系統(tǒng)產(chǎn)生粒子輻射儀需要的不同壓力。此泵系統(tǒng)包括兩個(gè)渦輪分子泵級(jí)和一個(gè)分子泵級(jí)(霍爾威克泵級(jí))。這些泵級(jí)沿軸向連續(xù)布置。每個(gè)泵級(jí)有一個(gè)氣體進(jìn)口(端面的氣體通道面積)，它通過連接裝置與要抽真空的設(shè)備的有關(guān)腔連接。在按DE-A-3431589的方案中，外殼本身和設(shè)在側(cè)面的附加外殼作為連接裝置。外殼本身配備有一布設(shè)在端面的連接口，用于將第一泵級(jí)的氣體進(jìn)口與要抽真空的設(shè)備連接起來。在附加的外殼中設(shè)連接管道，它們將另一些泵級(jí)相關(guān)的進(jìn)口與另一些連接口連通。這些連接口本身又分別與要抽真空的設(shè)備內(nèi)相關(guān)的腔連接。因?yàn)樵诟郊油鈿?nèi)的連接口與第一泵級(jí)的連接口位于一個(gè)公共的平面內(nèi)(垂直于轉(zhuǎn)子軸線)，所以在附加外殼中的連接管道必須較長。由此在此連接管道內(nèi)產(chǎn)生較大的傳導(dǎo)損失，尤其在相互連接區(qū)內(nèi)恰好要求高的抽吸能力的情況下這一結(jié)果是非常不利的。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種前言所述類型的摩擦式真空泵，使中間級(jí)的抽吸能力沒有因?yàn)樵谶B接管道內(nèi)高的傳導(dǎo)損失而受到損害。
按本發(fā)明為達(dá)到此目的，令連接口處于一個(gè)平面內(nèi)，此平面位于泵級(jí)旁及泵級(jí)側(cè)面，從而盡可能縮短連接口與轉(zhuǎn)子軸線之間的距離。
采用這些措施，保證在中間級(jí)的各氣體進(jìn)口與相關(guān)的連接口之間也有盡可能小的距離。傳導(dǎo)損失小。在所有泵級(jí)氣體進(jìn)口區(qū)的有效抽吸能力，即使在有關(guān)的連接口區(qū)域內(nèi)也幾乎沒有改變地可供利用。
雖然，實(shí)現(xiàn)按本發(fā)明采取的措施帶來的一個(gè)結(jié)果是，要輸送的氣體在第一泵級(jí)的進(jìn)口區(qū)，亦即正好在壓力最低的地方必須轉(zhuǎn)向。不過，由此造成的傳導(dǎo)損失可以保持得很小，因?yàn)闅怏w進(jìn)口與連接口平面之間的距離始終比較小，除此以外在此區(qū)域內(nèi)也不妨礙選擇較大的直徑。而且在許多應(yīng)用中尤其在第一(高真空側(cè))泵級(jí)進(jìn)口區(qū)內(nèi)也并不要求特別高的抽吸能力。往往甚至存在這種必要性，即，在此部位節(jié)制抽吸能力。
第一泵級(jí)的主要目的是要保證高的壓縮比。為第一泵級(jí)選擇的葉片性能(渦輪級(jí)的數(shù)量、葉片間距、傾斜角等)必須考慮到實(shí)現(xiàn)這一功能。重要的是要隔開兩個(gè)泵級(jí)的兩個(gè)工作壓力區(qū)。通常在一個(gè)或多個(gè)中間進(jìn)口處才要求高的抽吸能力。這一目的也可通過選擇特殊的葉片幾何結(jié)構(gòu)達(dá)到。通過采取按本發(fā)明的措施，恰恰在這一區(qū)域能保證基本上避免抽吸能力的損失。
對(duì)于泵級(jí)的抽吸能力而言，氣體分子去氣體進(jìn)口可通達(dá)性(有效的氣體通道面積)有決定性意義。為達(dá)到此目的，對(duì)于中間級(jí)已知，在居先的級(jí)與其氣體進(jìn)口之間規(guī)定一個(gè)較大的距離，特別有利的是此間距至少為轉(zhuǎn)子直徑的四分之一，優(yōu)選地三分之一。
下面可借助

圖1和2所示的實(shí)施例說明本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和詳情。
在兩個(gè)圖中，泵本身用1、它的外殼用2、它的定子系統(tǒng)用3以及它的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)用4表示。軸5屬于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，它本身通過軸承6、7支承在與泵外殼2連接的軸承箱8內(nèi)。此外在軸承箱內(nèi)還有驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)9、10。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)4的旋轉(zhuǎn)軸線用15表示。
總共設(shè)三個(gè)泵級(jí)12、13、14，其中兩個(gè)泵級(jí)(12、13)設(shè)計(jì)為渦輪分子真空泵級(jí)以及一個(gè)泵級(jí)(14)設(shè)計(jì)為分子泵級(jí)(霍爾威克泵級(jí))。在分子泵級(jí)14上連接泵的出口17。
位于高真空側(cè)的第一泵級(jí)12由四對(duì)轉(zhuǎn)子葉片排21和定子葉片排22組成。第一泵級(jí)12的進(jìn)口，亦即有效的氣體通道面積，用23表示。在第一泵級(jí)12上連接第二泵級(jí)13，它由三對(duì)定子葉片排22和轉(zhuǎn)子葉片排21組成。它的進(jìn)口用28表示。
第二泵級(jí)13與第一泵級(jí)12隔開一定距離。選擇的距離(高度)a保證要輸送的氣體分子去氣體進(jìn)口28自由的可通達(dá)性。合乎目的的是距離a大于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)4直徑的四分之一，優(yōu)選地大于三分之一。
與之連接的霍爾威克泵包括一旋轉(zhuǎn)的圓柱段29，與之相對(duì)的是外部和內(nèi)部按已知的方式分別制有螺旋槽30、31的定子件32、33。
泵級(jí)12、13、14的轉(zhuǎn)子部分構(gòu)成一個(gè)在準(zhǔn)備妥當(dāng)可以運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下與軸5連接的單元。在泵級(jí)12和13之間的間隔的高度中，軸5穿過一中心孔25，所以在軸承腔與間隔之間不構(gòu)成直接的連接，并因而排除潤滑劑蒸汽反向擴(kuò)散的危險(xiǎn)。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)4的懸臂支承也是為了達(dá)到此目的?？梢匀∠诟哒婵諅?cè)設(shè)置軸承和影響傳導(dǎo)的構(gòu)件(軸承座)。顯然，通過將轉(zhuǎn)子系統(tǒng)4在電動(dòng)機(jī)附近的部分設(shè)計(jì)為鐘形，可以使軸承6、7離轉(zhuǎn)子重心的距離小。潤滑劑蒸汽的反向擴(kuò)散也可通過采用磁性軸承避免，它們可布置在更恰當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 外殼2本身用于實(shí)現(xiàn)按本發(fā)明的連接裝置。在圖1所示的實(shí)施例中，外殼設(shè)計(jì)為使全部連接口36、37的平面平行于轉(zhuǎn)子軸線15。由此尤其使連接口37到相關(guān)的氣體進(jìn)口28的距離很短，所以影響泵級(jí)13抽吸能力的傳導(dǎo)損失可以忽略不計(jì)。這一情況同樣適用于在相互連接37／28的下游的任何其它的相互連接。此外，連接口37的直徑超過高度a至約為其兩倍。采取此措施同樣為了減小進(jìn)口28與連接口37之間的傳導(dǎo)損失。
所表示的泵1或其有效的抽送構(gòu)件(定子葉片、轉(zhuǎn)子葉片、螺旋級(jí))恰當(dāng)?shù)匕催@樣的方式設(shè)計(jì)，即，在連接口36區(qū)域內(nèi)造成壓力為10-4至10-7mbar，優(yōu)選地為10-5至10-6mbar，以及在連接口37的區(qū)域內(nèi)造成壓力約10-2至10-4mbar。為此，對(duì)第一泵級(jí)12而言必須保證壓縮比為102至104，優(yōu)選地大于100。通過中間泵級(jí)應(yīng)造成高的抽吸能力(例如200 l／s)。與之連接的雙級(jí)式霍爾威克泵級(jí)(29、30；29、31)保證耐高的初抽真空，所以第二泵級(jí)的抽吸能力通常與初抽真空壓力無關(guān)。
對(duì)于在連接口36的區(qū)域內(nèi)不要求特別高的抽吸能力的情況，此目的可通過適當(dāng)設(shè)計(jì)第一泵級(jí)12的葉片達(dá)到。存在的另一種可能性是，在第一泵級(jí)進(jìn)口23前面設(shè)一遮擋板38，它的內(nèi)徑?jīng)Q定所期望的抽吸能力。
按圖2的實(shí)施例與圖1所示實(shí)施例的差別在于，在第一泵級(jí)12下游的泵級(jí)13和14的直徑大于泵級(jí)12的直徑。連接口36、37的平面與此情況相匹配。此平面相對(duì)于轉(zhuǎn)子4的軸線15傾斜，使連接口36、37距相關(guān)氣體進(jìn)口23、28的距離盡可能地小。連接口36、37的平面相對(duì)于轉(zhuǎn)子軸線15的傾斜角α與泵級(jí)直徑的增加一致。由此可以獲得最佳的距離關(guān)系。在圖示的實(shí)施例中此傾斜角約為5°。
權(quán)利要求
1．摩擦式真空泵(1)，包括定子(3)和轉(zhuǎn)子(4)，它們構(gòu)成至少兩個(gè)各有一氣體進(jìn)口(23、28)的泵級(jí)(12、13、14)，以及包括用于泵級(jí)的連接裝置，連接裝置配備有連接口(36、37)并用于將泵級(jí)的氣體進(jìn)口(23、28)與要抽真空的設(shè)備連接起來，其特征為連接口(36、37)處于一個(gè)平面內(nèi)，此平面位于泵級(jí)(12、13、14)旁及泵級(jí)側(cè)面，從而盡可能縮短連接口(36、37)與轉(zhuǎn)子軸線(15)之間的距離。
2．按照權(quán)利要求1所述的摩擦式真空泵，其特征為連接口(36、37)的平面平行于轉(zhuǎn)子(4)的軸線(15)布置。
3．按照權(quán)利要求1所述的摩擦式真空泵，其特征為后繼的泵級(jí)(13、14)的直徑大于居先的泵級(jí)(12、13)的直徑；以及，連接口(36、37)平面相對(duì)于轉(zhuǎn)子(4)軸線(15)方向的斜度與此直徑的增大相匹配。
4．按照前列諸權(quán)利要求之一所述的摩擦式真空泵，其特征為連接口(36、37)是摩擦式真空泵(1)外殼(2)的組成部分。
5．按照前列諸權(quán)利要求之一所述的摩擦式真空泵，其特征為兩個(gè)居先的泵級(jí)(12、13)設(shè)計(jì)為渦輪分子泵；以及，它們有效的抽送構(gòu)件(定子葉片、轉(zhuǎn)子葉片)設(shè)計(jì)為，第一泵級(jí)(12)保證高的壓縮比以及第二泵級(jí)(13)產(chǎn)生高的抽吸能力。
6．按照權(quán)利要求5所述的摩擦式真空泵，其特征為這兩個(gè)泵級(jí)(12和13)互相隔開距離；以及，它們的距離(a)大于四分之一轉(zhuǎn)子直徑，優(yōu)選地約三分之一轉(zhuǎn)子直徑。
7．按照權(quán)利要求6所述的摩擦式真空泵，其特征為通過連接裝置與第二泵級(jí)的氣體進(jìn)口(28)連通的那個(gè)連接口(37)的直徑大于距離(a)，優(yōu)選地約為距離(a)的兩倍。
8．按照權(quán)利要求5、6或7所述的摩擦式真空泵，其特征為一雙級(jí)式霍爾威克泵級(jí)與這兩個(gè)泵級(jí)(12、13)相連。
9．按照前列諸權(quán)利要求之一所述的摩擦式真空泵，其特征為轉(zhuǎn)子(4)在初抽真空一側(cè)驅(qū)動(dòng)并懸臂支承。
10．按照權(quán)利要求9所述的摩擦式真空泵，其特征為懸空的軸端穿過轉(zhuǎn)子(4)內(nèi)的一個(gè)中心孔(25)；以及，轉(zhuǎn)子(4)固定在此軸端上。
11．按照權(quán)利要求9或10所述的摩擦式真空泵，其特征為轉(zhuǎn)子(4)在電動(dòng)機(jī)附近的部分設(shè)計(jì)為鐘形。
12．按照前列諸權(quán)利要求之一所述的摩擦式真空泵，其特征為為第一泵級(jí)(12)的進(jìn)口(23)配設(shè)一限制抽吸能力的遮檔板(38)。
13．按照前列諸權(quán)利要求之一所述的摩擦式真空泵，其特征為它配備有磁性軸承。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種摩擦式真空泵(1),包括定子(3)和轉(zhuǎn)子(4),它們至少構(gòu)成兩個(gè)各有一氣體進(jìn)口(23、28)的泵級(jí)(12、13、14),以及包括用于泵級(jí)的連接裝置,連接裝置配備有連接口(36、37)并用于將泵級(jí)的氣體進(jìn)口(23、28)與要抽真空的設(shè)備連接起來。為了避免大的傳導(dǎo)損失,建議連接口(36、37)處于一個(gè)平面內(nèi),此平面位于泵級(jí)(12、13、14)旁及泵級(jí)側(cè)面,從而盡可能縮短連接口(36、37)與轉(zhuǎn)子軸線(15)之間的距離。
文檔編號(hào)F04D17/16GK1292851SQ98814028
公開日2001年4月25日 申請(qǐng)日期1998年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月14日
發(fā)明者克里斯蒂·拜爾, 拉爾夫·阿達(dá)米埃茨, 馬庫斯·亨利, 岡特·許茨, 海因里?！び⒏裉m德, 格哈德·W·沃爾特, 漢斯－魯?shù)婪颉し粕釥?申請(qǐng)人:萊博爾德真空技術(shù)有限責(zé)任公司