[发明专利]旋转真空泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转真空泵，这种类型的旋转真空泵包括为获得泵送效果而与静止的定子环相配合的旋转的转子盘。

更具体地，本发明涉及一种涡轮分子真空泵。

背景技术

旋转真空泵是一种包括泵壳体的真空泵，具有入口端口和出口端口以及布置在入口端口与出口端口之间且适于将气体从所述入口泵送至所述出口的的多个泵级。

每个泵级基本上包括与泵壳体集成一体的定子环和与中心地布置在泵壳体中且由电机高速旋转驱动的旋转轴集成一体的转子盘。

取决于泵的种类，可以获得更高或更低的真空度。

涡轮分子泵适于产生10^-7mbar（即10^-5Pa）的数量级的真空度。

参照图1，涡轮分子泵100包括其中限定有入口端口104和出口端口106的泵壳体102，多个泵级布置在所述入口端口104与所述出口端口106之间的所述壳体102之内。更具体地，涡轮分子泵100通常包括较低压力下的第一区域A和较高压力下的第二区域B，第一区域A布置成更靠近入口端口104并包括多个涡轮分子泵级108a，第二区域B在所泵送的气体的流动方向上布置在所述第一区域A的下游，更靠近出口端口106并包括多个分子拖曳泵级108b。

涡轮分子泵级108a与分子拖曳泵级108b包括与泵壳体102集成一体的相应定子环112a、112b和与中心旋转轴110集成一体的转子盘114a、114b，所述定子环与转子盘相互配合以获得泵送效果。

图2详细地示出了涡轮分子泵级108a。如上所述，这样的泵级包括与由旋转轴110旋转驱动的转子盘114a相配合的静止的定子环112a。

转子盘114a的功能主要是泵送气体分子，而定子环112a的功能主要是在所述气体分子被下面泵级的转子盘114a'截获和泵送之前相继地改变它们的速度分布。

定子环112a与转子盘114a均配有相应的径向叶片116a、118a，这些叶片在圆周方向上等间隔分开并且相对于旋转计划定向成相反的导向，以执行泵送气体分子。

转子与定子叶片的数目及其几何形状强烈地影响泵级的性能。更具体地说，相配合的定子环与转子盘之间的轴向间隙必须保持很窄，以便获得满意的性能，即就可达到的真空度而言。

转子盘114a连同其叶片118a通常是通过铣削而获得的。

定子环112a连同其叶片部116a也可以通过铣削而获得。然而，这种技术是非常昂贵的，从而优选的是定子环通过冲压而获得：虽然使用这种技术对定子环的几何形状强加了许多限制和约束，但使其可以显著地降低制造成本。

在许多涡轮分子泵中，涡轮分子泵级的转子盘都具有相同的直径。

然而，也有其中期望具有不同直径转子盘的特定应用。

图3以非常示意性的方式部分地示出了适于这种应用的现有技术的涡轮分子泵200。该涡轮分子泵200的较低压力下的区域包括带有具有较小直径的转子盘214a'的第一组I涡轮分子泵级208a'，其后（在所泵送的气体的流动方向上）是带有具有较大直径的转子盘214a''的第二组II涡轮分子泵级208a''。

如上所述，转子盘214a'、214a''载有共同的旋转轴210，并且它们配备有转子叶片218a'、218a''。

每个涡轮分子泵级还包括相应的定子级212a'、212a''，其包括与泵壳体202集成一体且支撑相应叶片式定子环216a'、216a''的大致为圆柱形的隔离环220a'、220a''。

显而易见的是，在图3所示的布置中，泵壳体202及与其集成一体的定子级212a'、212a''配置成使得可以容纳转子盘的直径变化。更具体地，在转子直径过渡区域的泵级的定子级包括具有L形横截面的隔离环220a*，以便顺应泵壳壁的轮廓。

然而，这种已知的解决方案受到严重缺点的影响，因为宽轴向间隙222形成在转子直径过渡区域，即在L形隔离环220a*。

这种轴向间隙涉及泵级性能的显著退化。

间隙222的轴向尺寸可以通过减小隔离环220a*的厚度而得到减小；然而，隔离环220a*必须足够厚，以确保其机械稳定性，从而防止任何可能地减小轴向间隙222的轴向尺寸超过一定限度。

为了克服上述缺点，可以在转子直径过渡区域设置定子级，该定子级具有特别设计的几何形状，并且包括隔离环和用于减少至最小轴向间隙而制成单件的叶片式定子环。

然而，为了实施这种解决方案，有必要通过铣削在转子直径过渡区域制造定子级，这将增加制造成本。