Claims (6)
PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS
1. Heizungsanordnung für eine Turbo-Molekularpumpe, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung der hochvakuum-seitigen Bauteile der Turbo-Molekularpumpe durch ein Magnetfeld, dessen Feldlinien senkrecht zur Rotorachse verlaufen, erfolgt.1. Heating arrangement for a turbomolecular pump, characterized in that the high-vacuum-side components of the turbomolecular pump are heated by a magnetic field whose field lines run perpendicular to the rotor axis.
2. Heizungsanordnung für eine Turbo-Molekularpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor der Turbo-Molekularpumpe durch ein senkrecht zur seiner Achse verlaufendes Magnetfeld erhitzt wird, welches von Permanentmagneten (6) erzeugt wird.2. Heating arrangement for a turbomolecular pump according to claim 1, characterized in that the rotor of the turbomolecular pump is heated by a perpendicular to its axis magnetic field which is generated by permanent magnets (6).
3. Heizungsanordnung für eine Turbo-Molekularpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor der Turbo-Molekularpumpe durch ein senkrecht zu seiner Achse verlaufendes Magnetfeld erhitzt wird, welches von Elektromagneten (7) erzeugt wird.3. Heating arrangement for a turbomolecular pump according to claim 1, characterized in that the rotor of the turbomolecular pump is heated by a perpendicular to its axis magnetic field which is generated by electromagnets (7).
4. Heizungsanordnung für eine Turbo-Molekularpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse und die nicht-rotierenden Teile der Turbo-Molekularpumpe durch die Ohm'sche Wärme der Elektromagnetfeldspulen erhitzt werden.4. Heating arrangement for a turbo-molecular pump according to claim 3, characterized in that the housing and the non-rotating parts of the turbo-molecular pump are heated by the ohmic heat of the electromagnetic field coils.
5. Heizungsanordnung für eine Turbo-Molekularpumpe nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete (6, 7) zu Erzeugung des Magnetfeldes bei einflutigen Turbo-Molekularpumpen unterhalb des hochvakuumseiti-gen Flansches (5) aussen am Gehäuse (1) der Pumpe angebracht sind.5. Heating arrangement for a turbomolecular pump according to one of Claims 1-4, characterized in that the magnets (6, 7) for generating the magnetic field in single-flow turbomolecular pumps are located below the high-vacuum-side flange (5) on the outside of the housing (1st ) of the pump are attached.
6. Heizungsanordnung für eine Turbo-Molekularpumpe nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete zur Erzeugung des Magnetfeldes bei 2-flutigen Turbo-Molekularpumpen auf der Hochvakuumseite am Kugelgehäuse (1) der Pumpe angebracht sind.6. Heating arrangement for a turbo-molecular pump according to one of claims 1-4, characterized in that the magnets for generating the magnetic field in 2-flow turbo-molecular pumps on the high-vacuum side on the spherical housing (1) of the pump are attached.
Diese Erfindung betrifft eine Heizungsanordnung für Turbo-Molekularpumpen. Dabei wird der Rotor der Turbo-Molekularpumpe durch ein Magnetfeld, dessen Feldlinien senkrecht zur Rotorachse verlaufen erhitzt. Das Magnetfeld kann durch Permanentmagnete oder durch Elektromagnete erzeugt werden. Bei der Anwendung von Elektromagneten können das Gehäuse und die nichtrotierenden Teile einer Turbo-Molekularpumpe durch die Ohm'sche Wärme der Elektromagnetfeldspulen erhitzt werden.This invention relates to a heater assembly for turbomolecular pumps. The rotor of the turbomolecular pump is heated by a magnetic field whose field lines run perpendicular to the rotor axis. The magnetic field can be generated by permanent magnets or by electromagnets. When using electromagnets, the housing and non-rotating parts of a turbo-molecular pump can be heated by the ohmic heat of the electromagnetic field coils.
Turbo-Molekularpumpen sind Vakuumpumpen zur Erzeugung von Hoch- bzw. Ultra-Hochvakuum. Um die Evakuierungszeiten zu verkürzen, ist es nötig, die Desorption der hoch-vakuumseitigen Oberflächen zu beschleunigen. Diese Oberflächen werden im wesentlichen gebildet durch das Pumpengehäuse, den Rotor, die Rotorscheiben und durch die Statorscheiben. Die Oberflächendesorption wird durch Aufheizen dieser Flächen beschleunigt. Dies geschieht seither durch Ohm'sche Widerstände in Form von Mantelheizungen.Turbomolecular pumps are vacuum pumps for generating high or ultra-high vacuum. In order to shorten the evacuation times, it is necessary to accelerate the desorption of the high-vacuum-side surfaces. These surfaces are essentially formed by the pump housing, the rotor, the rotor disks and the stator disks. Surface desorption is accelerated by heating these surfaces. Since then, this has been done using ohmic resistances in the form of jacket heating.
Die hochvakuumseitige Gehäuseoberfläche der Turbo-Mo-lekularpumpe wird auf diese Weise relativ schnell erwärmt.The high-vacuum housing surface of the turbomolecular pump is heated up relatively quickly in this way.
Die hochvakuumseitigen Oberflächen des Rotors und des Stators dagegen werden jedoch mangels ausreichender Berührung mit dem Gehäuse und durch die fehlende Wärmeleitung im Vakuum nur sehr langsam erwärmt. Die Erwärmung erfolgt im wesentlichen nur durch Strahlung, die von der erwärmten hochvakuumseitigen Oberfläche ausgeht. Die Aufheizzeit der Rotor- und Statoroberflächen ist nicht beeinflussbar, da nur eine begrenzte Heizleistung zur Verfügung steht und das Gehäuse nicht über eine bestimmte Temperatur hinaus erhitzt werden darf. Zur Zeit beträgt die Aufheizzeit eines Rotors ca. 6 Std.However, the surfaces of the rotor and stator on the high-vacuum side are only heated very slowly due to insufficient contact with the housing and the lack of heat conduction in the vacuum. The heating takes place essentially only by radiation emanating from the heated surface on the high-vacuum side. The heating-up time of the rotor and stator surfaces cannot be influenced since only a limited heating output is available and the housing must not be heated above a certain temperature. Currently, the heating time of a rotor is about 6 hours.
Ein weiterer Nachteil der derzeitigen Methode zum Aufheizen einer Turbo-Molekularpumpe besteht darin, dass bei Drehzahlabfall des Rotors Sicherheitsvorkehrungen zum Abschalten der Heizung getroffen werden müssen.Another disadvantage of the current method of heating a turbomolecular pump is that if the rotor speed drops, safety precautions must be taken to switch off the heating.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Heizungsanordnung vorzustellen, mit der die Rotor- und Statoroberflächen einer Turbo-Molekularpumpe schneller und sicherer erwärmt werden können, als mit den seitherigen Einrichtungen.The invention has set itself the task of presenting a heating arrangement with which the rotor and stator surfaces of a turbomolecular pump can be heated more quickly and safely than with previous devices.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zunächst der Rotor durch Wirbelströme, die sich aus dem Zusammenwirken seiner eigenen Rotation mit einem Magnetfeld, dessen Feldlinien senkrecht zur Rotorachse verlaufen, ergeben, erhitzt wird.The object is achieved according to the invention in that the rotor is first heated by eddy currents which result from the interaction of its own rotation with a magnetic field whose field lines run perpendicular to the rotor axis.
Für die Übertragung der Wärme von den Rotorscheiben auf die Statorscheiben durch Strahlung sind die Verhältnisse ideal, da sich Rotor- und Statorscheiben abwechselnd gegenüberstehen.The conditions are ideal for the transfer of heat from the rotor discs to the stator discs by radiation, since the rotor and stator discs alternately face each other.
Die Erzeugung des Magnetfeldes kann durch Permanentmagnete oder durch Elektromagnete erfolgen. Auch eine Kombination beider Arten ist möglich. Bei der Verwendung von Elektromagneten kann die Ohm'sche Wärme der Elektromagnetfeldspulen gleichzeitig zum Aufheizen des Pumpengehäuses benutzt werden.The magnetic field can be generated by permanent magnets or by electromagnets. A combination of both types is also possible. When using electromagnets, the ohmic heat of the electromagnetic field coils can be used to heat up the pump housing at the same time.
Die erfindungagemässe Heizungsanordnung zur Erwärmung der hochvakuumseitigen Oberflächen einer Turbo-Molekular-pumpe bringt gegenüber der herkömmlichen Anordnungen folgende Vorteile mit sich:The heating arrangement according to the invention for heating the high-vacuum-side surfaces of a turbomolecular pump has the following advantages over conventional arrangements:
Der Rotor wird durch Wirbelströme direkt und schnell aufgeheizt. Die Wärme kann dann direkt durch Strahlung auf die Statorscheiben übertragen werden, da diese den Rotorscheiben gegenüberstehen. Bei Störungen, die eine Drehzahlerniedrigung des Rotors zur Folge haben, erniedrigt sich die Aufheizung des Rotors. Bei Rotorstillstand ist die Heizung ausser Betrieb, da keine Wirbelströme mehr auftreten.The rotor is heated directly and quickly by eddy currents. The heat can then be transferred directly by radiation to the stator discs as they face the rotor discs. In the event of faults that result in a reduction in the speed of the rotor, the rotor heats up less. When the rotor is at a standstill, the heater is out of order because eddy currents no longer occur.
Anhand der Figuren 1 bis 4 soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to FIGS.
Fig. 1 zeigt eine einflutige Turbo-Molekularpumpe mit der erfindungsgemässen Heizungsanordnung.1 shows a single-flow turbomolecular pump with the heating arrangement according to the invention.
Fig. 2 zeigt die gleiche Anordnung in Draufsicht.Fig. 2 shows the same arrangement in plan view.
Fig. 3 zeigt eine zweiflutige Turbo-Molekularpumpe mit der erfindungsgemässen Heizungsanordnung.3 shows a double-flow turbomolecular pump with the heating arrangement according to the invention.
Fig. 4 zeigt eine zweiflutige Turbo-Molekularpumpe mit der erfindungsgemässen Heizungsanordnung in Seitenansicht.4 shows a double-flow turbomolecular pump with the heating arrangement according to the invention in a side view.
Fig. 1 und 2 zeigen eine einflutige Turbo-Molekularpumpe mit dem Gehäuse 1, dem Rotor 2 und den Rotorscheiben 3. Abwechselnd zwischen den Rotorscheiben sind die Statorscheiben 4 angeordnet. Mit 5 ist der hoch-vakuumseitige Anschlussflansch, mit 8 die Lagerung und mit 9 der Antriebsmotor bezeichnet. Am äusseren Umfang des Gehäuses 1 sind Permanentmagnete 6 oder Elektromagnete 7 angeordnet, die zur Erzeugung eines Magnetfeldes dienen, dessen Feldlinien senkrecht zur Rotorachse verlaufen. Das Magnetfeld kann auch durch eine Kombination von Permanentmagneten und Elektromagneten erzeugt werden.1 and 2 show a single-flow turbomolecular pump with the housing 1, the rotor 2 and the rotor disks 3. The stator disks 4 are arranged alternately between the rotor disks. The connection flange on the high-vacuum side is denoted by 5, the bearing is denoted by 8 and the drive motor is denoted by 9. Permanent magnets 6 or electromagnets 7 are arranged on the outer circumference of the housing 1 and are used to generate a magnetic field whose field lines run perpendicular to the rotor axis. The magnetic field can also be generated by a combination of permanent magnets and electromagnets.
Fig. 3 und 4 zeigen eine zweiflutige Turbo-Molekularpumpe mit der erfindungsgemässen Heizungsanordnung. Der hochvakuumseitige Teil wird durch das Kugelgehäuse 1 gebildet. Hier sind Permanentmagnete oder Elektromagnete oder eine Kombination der beiden angebracht, die das zur Aufheizung des Rotors benötigte Magnetfeld erzeugen.3 and 4 show a double-flow turbo-molecular pump with the heating arrangement according to the invention. The part on the high-vacuum side is formed by the spherical housing 1. Permanent magnets or electromagnets or a combination of the two are attached here, which generate the magnetic field required to heat up the rotor.
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VV
1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings