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EP-4293232-B1 - TURBOMOLECULAR PUMP

EP4293232B1EP 4293232 B1EP4293232 B1EP 4293232B1EP-4293232-B1

Inventors

  • Schill, Michael
  • HOFMANN, JAN
  • Wirth, Niklas
  • Vorwerk, Peter
  • Schweighöfer, Michael

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20231017

Claims (12)

  1. A turbomolecular pump (111) comprising a stator, which has at least one stator element, and a rotor (149) which can be driven by a motor (125) to rotate about an axis of rotation (151) and which has at least one rotor element (12), said stator and rotor together forming a pump stage (26) which is arranged in a pump housing (14), wherein the axis of rotation (151) defines an axial direction and the pump housing (14) defines exactly one pump inlet (115) and exactly one pump outlet (117), wherein the pump outlet (117) is formed laterally offset with respect to the axis of rotation (151), viewed in the axial direction, wherein the pump inlet (115) has exactly one inlet opening (14), which defines an inlet plane (18), and the pump outlet (117) has exactly one outlet opening (16) which defines an outlet plane (20), wherein the inlet plane (18) and the outlet plane (20) are the same plane, wherein the pump inlet (115) has an inlet area (28) and the pump outlet (117) has an outlet area (30), and wherein the outlet area (30) is greater than or equal to 100% of the inlet area (28) or wherein the sizes of the outlet area (30) and the inlet area (28) differ from one another by up to 20%.
  2. A turbomolecular pump (111) according to the preceding claim, wherein the inlet plane (18) and the outlet plane (20) are perpendicular to the axial direction.
  3. A turbomolecular pump (111) according to claim 1 or 2, wherein the pump outlet (117), viewed in a side view of the turbomolecular pump (111), is arranged above a first pump stage (26) at the inlet side with respect to an inflow direction (24) of a fluid flow (22).
  4. A turbomolecular pump (111) according to at least one of the preceding claims, wherein the turbomolecular pump (111) can be operated in a pressure range between 0.01 mbar and 100 mbar, in particular between 1 mbar and 10 mbar.
  5. A turbomolecular pump (111) according to at least one of the preceding claims, wherein the rotor (149) comprises fewer than five rotor elements (12), in particular rotor disks (155), and/or wherein the stator comprises fewer than five stator elements, in particular stator disks (157).
  6. A turbomolecular pump (111) according to at least one of the preceding claims, wherein the turbomolecular pump (111) exclusively has an air cooling, in particular wherein the pump housing (14) has a plurality of cooling elements, in particular cooling fins (50) and/or cooling pins, which extend away from the pump housing (14), and/or wherein the turbomolecular pump (111) has an active cooling.
  7. A turbomolecular pump (111) according to at least one of the preceding claims, wherein the turbomolecular pump (111) is a single-flow pump.
  8. A turbomolecular pump (111) according to at least one of the preceding claims, wherein the turbomolecular pump (111) comprises at least one side channel, at least one Holweck stage and/or at least one Siegbahn stage.
  9. A turbomolecular pump (111) according to at least one of the preceding claims, wherein the outlet area (30) is greater than or equal to 200%, greater than or equal to 300%, greater than or equal to 400% or greater than or equal to 500% of the inlet area (28).
  10. A turbomolecular pump (111) according to at least one of the preceding claims, wherein the pump outlet (117) is formed as a slot (32) having at least one curved side (34), in particular wherein a shape of the curved side (34) is modeled on the shape of the inlet opening (14).
  11. A turbomolecular pump (111) according to at least one of the preceding claims, wherein the pump housing (14) is formed in one piece, in particular wherein the pump inlet (115) and the pump outlet (117) are formed in a common flange section (36) of the turbomolecular pump (111).
  12. A turbomolecular pump (111) according to at least one of the claims 1 to 10, wherein the pump inlet (115) and the pump outlet (117) are formed at separate housing parts of the pump housing (14).

Description

Die Erfindung betrifft eine Turbomolekularpumpe. Vielen Typen von Pumpen, insbesondere Turbomolekularpumpen, umfassen einen Stator und einen von einem Elektromotor zu einer Drehung um eine Rotationsachse antreibbaren Rotor, die in einem Gehäuse der Pumpe angeordnet sind. Das Gehäuse definiert einen oder mehrere Einlässe und einen oder mehrere Auslässe. Pumpen werden dazu verwendet, um ein Fluid vom Pumpeneinlass zum Pumpenauslass zu befördern, wodurch ein Fluidstrom durch ein Gehäuse der Pumpe erzeugt wird. Das Fluid kann ein Gas oder eine Flüssigkeit sein. Sie werden beispielsweise genutzt, um ein Vakuum in einem an dem Einlass angeschlossenen Rezipienten zu erzeugen. Es sind aber auch Anwendungen denkbar, bei denen der Einlassdruck der Pumpe quasi genauso groß ist wie der Auslassdruck. Das Fluid kann dadurch auch durch eine mit dem Einlass fluidtechnisch verbundene Komponente und/oder durch eine mit dem Auslass fluidtechnisch verbundene Komponente hindurch gefördert werden, die kundenseitig bereitgestellt wird. Die kundenseitige Komponente kann beispielsweise eine Kammer einer Messvorrichtung sein oder dergleichen. Der im Betrieb der Pumpe herrschende Druck am Ein- und/oder Auslass kann beispielsweise in einem Bereich zwischen einem oberen Bereich eines Grobvakuums und einem mittleren Bereich eines Feinvakuums liegen. Abhängig von der Kundenapplikation sind an eine Pumpe verschiedene Anforderungen zu stellen. Beispielsweise ist es in vielen Fällen wünschenswert, dass die Pumpe möglichst kompakt und kostengünstig ist. Gleichzeitig soll die Pumpe aber auch leistungsstark und langlebig sein. Des Weiteren sollen der Ein- und Auslass der Pumpe in der Regel möglichst gut zugänglich sein, sodass die Pumpe auf unkomplizierte Art und Weise an Komponenten eines Kundenaufbaus angeschlossen werden kann. Die Druckschrift DE 601 01 898 T2 offenbart eine Turbomolekularpumpe gemäß dem Anspruch 1 mit dem Unterschied, dass die Pumpe nicht genau einen Pumpeneinlass, sondern zwei Pumpeneinlässe aufweist. Die Druckschriften EP 4 108 932 A1, DE 10 2007 027352 A1, EP 3 032 106 A1, US 6 106 223 A, DE 20 2013 009655 U1, DE 198 21 634 A1, DE 94 17 422 U1, DE 88 08 870 U1 , DE 10 2010 032346 A1, EP 3 296 571 A1 und US 2015/167679 A1 offenbaren verwandte Pumpen. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine wirtschaftlichere, kompaktere und vielseitigere Turbomolekularpumpe bereitzustellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch eine Turbomolekularpumpe umfassend einen Stator mit zumindest einem Statorelement und einen von einem Motor zu einer Drehung um eine Rotationsachse antreibbaren Rotor mit zumindest einem Rotorelement, die zusammen eine Pumpstufe bilden, die in einem Pumpengehäuse angeordnet ist. Die Rotationsachse definiert eine axiale Richtung und das Pumpengehäuse definiert genau einen Pumpeneinlass und genau einen Pumpenauslass. Der Pumpenauslass ist in der axialen Richtung gesehen seitlich versetzt in Bezug auf die Rotationsachse ausgebildet. Gemäß einer Ausführungsform können die Mitten der Ein-und Auslässe in axialer Richtung gesehen nicht übereinander liegen, sondern nebeneinander, was die Integration der Pumpe in manche Aufbauten vereinfacht. Der Pumpeneinlass weist genau eine Einlassöffnung auf, die eine Einlassebene definiert, und der Pumpenauslass weist genau eine Auslassöffnung auf, die eine Auslassebene definiert. Die Einlassebene und die Auslassebene liegen in der gleichen Ebene. Mit anderen Worten haben die Einlassöffnung und die Auslassöffnung die gleiche Ausrichtung. Durch die vorstehend beschriebene Bauform kann eine kundenseitige Komponente besonders einfach und platzsparend an die Turbomolekularpumpe angeschlossen werden. Es kommt nämlich vor, dass eine Komponente an derselben Seite der Turbomolekularpumpe angeschlossen werden soll, an der sich auch der Einlass der Turbomolekularpumpe befindet. Kommt bei einer solchen "Über-Eck-Anwendung" eine herkömmliche Pumpe zum Einsatz, bei der sich der Pumpeneinlass und der Pumpenauslass auf gegenüberliegenden Seiten der Turbomolekularpumpe befinden, muss kundenseitig erst eine entsprechende "Umleitung" installiert werden, welche eine Richtungsumkehrung des Fluidstroms bewirkt, um die Komponente anschließen zu können. Dies kann aufwendig und kostspielig sein und beansprucht zusätzlichen Bauraum. Bei der erfindungsgemäßen Turbomolekularpumpe, bei der die Einlassöffnung und die Auslassöffnung auf der gleichen Seite der Pumpe und seitlich versetzt zueinander angeordnet sind, entfällt eine solche "Umleitung". Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen angegeben. Die Einlassebene und die Auslassebene können senkrecht zu der axialen Richtung stehen. Die Einlassebene und die Auslassebene können jedoch auch schräg zu der axialen Richtung stehen. Gemäß einer Ausführungsform kann der Pumpenauslass in einer Seitenansicht der Pumpe