[发明专利]涡轮分子泵的转子或定子

说明书

发明领域

本发明涉及一种具有由特定铝合金制成的涡轮分子泵(turbomolecular pump)的转子或定子。

背景技术

对于具有转子叶片的涡轮分子泵转子的构造，铝已经确立为构造材料，因为它是将对于尽可能低的密度以及高强度、易加工性的需求结合起来的最佳途径。因此，根据M.Wutz等人，Theorie und Praxis derVakuumtechnic，2^nd Ed.，1982，Friedr.Vieweg & Sohn，Braunschweig/Wiesbaden，第207/208页，已经知晓由特定选择的铝合金来制备转子或定子。

为了能够构造高性能的泵转子或定子，主要采用了高温强度很高的铝合金。由这些材料制成的转子通常通过机械加工方法制造，例如，如DE 10210404 A1或DE 29715035 U1中所述，二者在此均并入作为参考。特别地，叶片轮廓(contour)的成型是耗时且高成本的。

DE 101 03 230 A1描述了一种转子，其中转子叶片的一部分具有背面，该背面在吸入侧上具有凸面设计、在压力侧上具有凹面设计，或者转子叶片的至少一部分具有正面，该正面在吸入侧上具有凹面设计、在压力侧上具有凸面设计。

当使用高强度合金时，则要考虑它们的再成型性。因此，实心体(solid body)或圆盘的完全成型必须通过机械加工方法来实现，不能使用不太昂贵的通过塑性再成型的成型方法，例如扭曲(twisting)、压印(embossing)或铸压(coining)。

具体地，对于中强度合金，机械加工(车削、切割)和/或热烧蚀方法(侵蚀)与塑性再成型(扭曲)的组合已经确立为更加经济的转子或定子的制备方法。

在该方法中，首先通过机械加工将单个圆盘形片段加工成圆柱实心体，随后通过电火花腐蚀提供轴向槽。这在每个圆盘片段上产生圆盘形结构，其通过随后的围绕叶片纵向轴的塑性扭曲获得规定的迎角(angle of attack)。

DE 100 53 664 A1描述了一种具有由Al合金组成的转子的机械动力真空泵；为了提高高温强度和蠕变强度，提出了转子材料是由粉末冶金制备的轻金属合金，该粉末冶金的主要合金成分除铝之外还有铜，并进一步含有镁、锰、锆和银，并任选含有钛。

通过使用新的高强度、高的高温强度的变形铝合金(该合金在自然时效的状态下具有异常高的断裂延伸率)，现在可以采用上文提到的不太昂贵的成型方法，这些方法之前是用于低强度至中强度铝合金的。

WO 2004/003244 A1描述了一种用于制备具有高静态强度和动态强度性能的半成品构件的Al-Cu-Mg-Mn合金。出人意料地，可以发现，在此描述的合金一方面具有特别高的高温强度，另一方面，在自然时效的状态下，其延展性高到使得通过机械加工或热蚀方法和再成型(例如扭曲或弯曲)来制造低成本转子成为可能。

发明内容

因此，在第一实施方式中，本发明涉及具有由铝合金制成的转子叶片的涡轮分子泵的转子或定子，其特征在于所述合金包括Al-Cu-Mg-Mn锻造合金。

因此，通过本发明可以获得多级整体转子或定子，以及由单级片段组装的转子或定子。转子或定子的密度低，同时具有高强度和易加工性能。

根据本发明，特别优选地使用了具有如下组成的锻造合金：

0.3-0.7wt％的硅(Si)；

至多0.15wt％的铁(Fe)；

3.5-4.5wt％的铜(Cu)；

0.1-0.5wt％的锰(Mn)；

0.3-0.8wt％的镁(Mg)；

0.05-0.15wt％的钛(Ti)；

0.1-0.25wt％的锆(Zr)；

0.3-0.7wt％的银(Ag)；

单独地至多0.05wt％的其它；

共计至多0.15wt％的其它；和

余量wt％的铝(Al)。

与其它在先已知的合金相比，所使用的锻造金属具有更高的动态和静态高温强度以及提高的蠕变强度，同时断裂机械性能非常优异，因此它们特别适合用于根据本发明的涡轮分子泵的转子或定子。特别地，根据本发明使用的锻造合金的断裂延伸率在自然时效的状态下在根据DIN EN 10002的抗拉测试中测定为至少14％，特别是17-20％。