DE2046693A1 - Vakuumpumpe - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A."Weιckmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN Cjjy^ POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

<983921/22;

SARGEIT-FELOH SCIENTIFIC COMPAirr, 73OO North Linaer Avenue, Skokie, Cook, Illinois, Y₀St₀Ao

Vakuumpumpe

Die Erfindung bezieht sich auf Vakuumpumpen, die als Turbomolekularpumpen bekannt sind und so genannt werden, weil sie mit einer oder mehreren axial durchströmten Turbinenstufen arbeiten, die als Kompressoren wirken, und weil sie effektiv sind, wenn die in ihnen vorhandene Gasströmung in Relation zu den wichtigen Abmessungen der Pumpenbeschaufelung sich im Zustand der freien Molekularströmung befindet, wie er durch sehr niedrige Drucke verursacht wird₀ Zwar war bereits bekannt, daß sich das Prinzip mehrstufiger Axialverdichter für Gasturbinen und andere Strömungseinrichtungen ausnützen läßt, doch hat man vermutet, daß solche Kompresso- * τ en in der Praxis sich nicht zur Erzeugung eines' hohen Vakuums eignen, da der Druckanstieg in jeder Stufe in der kontinuierlichen Strömung so gering war, daß man viel zu viele Stufen als notwendig erachtete, um ein angestrebtes hohes Vakuum zu erzeugen.

In jüngster Zeit hat man jedoch entdeckt, daß Turbopumpen, wenn sie unter richtigen Bedingungen betrieben werden, einen ausreichenden Druckanstieg pro Stufe erzeugen können, um in der Praxis zufriedenstellende Vakuumhöhen mit einer ver-

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nünftigen Anzahl von Stufen zu erreichen. Normalerweise haben Pumpen dieses Typs ein Laufrad mit mehreren'Rotoren, das in einem zylindrischen Gehäuse untergebracht ist, welches in der Kitte einen Einlaß und an jedem seiner axialen Enden einen Auslaß hat» Das Vakuum wird durch Drehung der zentral angeordneten Laufradwelle in der V/eise erzeugt, daß sich die Rotoren zwischen benachbarten Statoren mit hoher Geschwindigkeit bewegen, wobei die Rotor- und Statorpaare zu beiden Seiten des Mitteneinlasses bezüglich des Winkels spiegelbildlich angeordnet sind. Eine typische Pumpe solcher Art weist also eine aus vielen Gruppen bestehende, zehn- bis zwanzigstufige linke Kompressoreinheit und eine in Achsrichtung entgegengesetzt angeordnete rechte Kompressoreinheit auf, wobei die linke Einheit bei entsprechender Drehung der Laufradwelle die Gasmoleküle nach links und die rechte Einheit bei gleicher Drehrichtung nach rechts befördert. In Befolgung der bekannten Praktiken sind die Statoren gewöhnlich etwa spiegelbildlich zu den Rotoren angeordnet, denen sie zugeordnet sind, jedoch ist dies nicht unbedingt notwendige

Vermutlich sind bis zum heutigen Tag die Faktoren, die die Konstruktion und Funktion von Turbopumpen beeinflussen, nicht richtig verstanden worden. Daher gibt es beträchtlichen Raum für Verbesserungen in der Ausbildung der Bestandteile solcher Vakuumpumpen, etwa der Konstruktion der Schaufeln und ihrer Anordnung und vor allem der Form und des Winkels der Schaufeln, ihrer Stellung zu anderen Schaufeln, die zum gleichen Rotor oder Stator gehören, und zu Schaufeln mehr oder weniger benachbarter Rotor-Statorpaare·

Da die bisherigen Vakuumpumpen bekannter Art nach verschiedenen Lehren des derzeitigen Standes der Technik konstruiert wurden, haben die sogenannten Turbomolekular-Vakuum-

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pumpen, "bisher nicht die Eigenschaften entwickelt, deren sie bei richtiger Konstruktion fähig wären. Die Erfindung schafft nun eine verbesserte Turbomolekular-Vakuumpumpe mit hohen Volumendurchsätzen, einem verhältnismäßig kleinen Durchmesser und einer verhältnismäßig geringen Anzahl von Stufen, die in der Lage ist, ein Vakuum in der Größenordnung von 10 ° Torr zu erzielen. Dies wird durch neue Konstruktionsmerkmale erreicht, die besonders die Konstruktion der Schaufeln betreffen.

Eine erfindungsgemäße Pumpe weist im typischen Fall ein zy- | lindrisches Außengehäuse auf mit einem Einlaß und mindestens einem Auslaß, und mit mindestens einer Kompressoreinheit, die in der Gegend des Einlasses einen Gasfluß im Druckbereich der freien Molekularströmung bewirkt. Dabei weist wenigstens eine Kompressorstufe ein Rotorelement mit mehreren Rotorschaufeln auf und der hintere Rand von wenigstens einem Segment einer Schaufel hat vom vorderen Rand der unmittelbar nachfolgenden Schaufel - gesehen in Drehrichtung der Schaufel - einen Abstand, der bei in Strömungsrichtung aufeinanderfolgenden Stufen kleiner wird. Schließlich kann sogar eine Überlappung vom hinteren Rand und vorderen Rand in Drehrichtung erfolgen. Die Arbeitsflächen der Rotor- und Statorschaufeln haben stufenweise eine kleinere radiale Erstreckung | und einen kleineren Winkel zur Drehebene, je näher die den Schaufeln zugehörigen Rotor- oder Statorelemente zum Auslaß der Maschine liegen. Die Schaufeln, besonders jene, die zu den näher dem Einlaßende zu gelegenen Rotoren und Statoren gehören, haben einen dünnen Querschnitt im Yerhältnis zu den Zwischenräumen zwischen den Schaufeln»

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben. Es zeigen:

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Fig.1 eine vertikale Sohnittansieht, teilweise schematisch, einer erfindungsgemäßen Turbomolekular-Hochvakuumpumpej

Pig·2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotors;

Pig»5 eine weiter vergrößerte fragmentarische Vorderansicht eines Teiles des die Schaufeln enthaltenden Rotorteils von Fig· 2 mit Blickrichtung stromaufwärts;

Pig.4 eine Ansicht einiger der Rotorschaufeln von Pig«3 mit Blickrichtung radial einwärts nach den Linien 4-4 der Jig·3l

Pig.5 eine Schnittansicht der Schaufeln, geschnitten nach der Linie 5-5 der PIg₀3;

Pig·6 eine Schnittansicht der Schaufeln, geschnitten nach der Linie 6-6 der Figo3;

Pig.7 einen Schnitt nach der Linie 7*-7 der Figo4, der eine typische Schaufelanordnung der Fig.2 zeigt;

Pig.8 eine Schnittansicht des Schaufelzwisohenraumes im Rotor der Fig.2 und 3 nach der Linie 8-8 der Fig.4, d.i. rechtwinkelig zu einer schrägen Schaufelvorderfläche;

Pig·9 eine fragmentarische vergrößerte Seitenansicht eines Teiles eines Stators, der dem Rotor der Fig.2-7 zugeordnet ist, mit Blickrichtung stromabwärts;

Fig.10 eine Vorderansicht eines Rotors aus einer mittleren Stufe der Pumpe, mit Blickrichtung entgegen der Strömungsrichtung;

Pig.11 eine Teilvorderansicht eines funktionell zum Rotor der Flg.10 gehörenden Stators mit Blick in Strömung sriohtung;

Pig»i2 eine fragmentarische Vorderansicht eines Rotors für die Verwendung in der Nähe des Auslaßendes der Pum··

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pe, mit Blickrichtung stromaufwärtsj

Pig.13 eine radial nach innen gerichtete Ansicht eines

Teils des Rotors der Fig.12 nach der Linie 15-13 dieser figur;

Fig« 14 einen Schnitt des Schaufelendes des Rotors der 3?±g_e 15 nach der Linie 14-14 dieser Figur j

Fig.15 eine vertikale Schnittansioht des SchaufelZwischenraumes in dem Rotor der Fig»i3» geschnitten nach der Linie 15-15 dieser Figur, d_ei. im rechten Winkel
zur schrägen Schaufelvorderfläche;

Fig.16 eine schematische Projektion der Schaufelteile
eines Rotors, um die Punkte kenntlich zu machen,
auf welche einige der erwähnten Abmessungen bezogen sind;

Fig.17 eine schematische Ansicht einer Rohranordnung, zur Kennzeichnung der Punkte, an welchen einige andere
Maße abgenommen sind«

Die Erfindung wird an einem speziellen Ausführungsbeiapiel ■beschrieben, bei dem ein zylindrisches Gehäuse zwei Kompressor einheit en enthält, eine auf der linken und eine auf der rechten Seite, die beide Gasiaaleküle in einem der freien g Molekularströmung entsprechenden Bruckbereich aus einem
Mittelteil des Gehäuses nach den entgegengesetzten axialen. Enden des Gehäuses abziehen, wobei die Moleküle einen an«
nähemä axial verlaufende.;! iitromirngsvieg nehmen* Me Lehre
der Erfindung ist aber au oh a;.f aahlreiühö andere Pumpen iConstruktionen anwendbar©

Im eijiäselaeii zeigt iUg*1 eiiioi teilweia^ a aiiemati sollen. lzr tikalscimitt einer verbesserten Vakuumpumpe 30«. Die 'furbomolekularpumpe seibat, die mit Ύ? cft3ö:lchnet ist, ist mit

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ihrem Einlaß unmittelbar an einen zu evakuierenden Bereich 34 ansohlleßbar, beispielsweise ein Gefäß mit einer Glocke oder dergleichen, das nicht dargestellt ist. Der Ausstoß der Pumpe gelangt durch eine oder mehrere bei 38 schematiech angedeutete Leitungen von Ausgangsleitungen 40 zweier axial sich gegenüberliegender ringförmiger Sammelkanäle 42 zu einer sogenannten Vorvakuumpumpe 36 bekannter Art·

Im einzelnen weist die Pumpe 32 ein Anschlußstück 44 auf, das mit dem zu evakuierenden Bereich verbunden wird, ferner eine große Spirale 46, die die Außenflächen 48 eines zylin- ^ arischen Gehäuses 50 umgibt, das mehrere weite Einlaßöffnungen 52 hat, die teilweise von in der Mitte angeordneten, sich in Achsrichtung gegenüberstehenden Rändern 54 des Gehäuses 50 gebildet werden. Die Innenseite 56 des Gehäuses 50 nimmt mehrere Stützringe 58 auf, von denen jeweils benachbarte Paare die Außenränder 60 mehrerer Statorelemente 62 axial festlegen. Jedes Statorelement 62 hat eine durchgehende, ringförmige Nabe 64, deren innerer Band 66 eine runde Öffnung begrenzt. An jedem Statorelement 62 sind ferner mehrere Statorschaufeln 67 vorgesehen, deren Konstruktion noch genauer beschrieben wird. Die axiale Reihe von beabstandeten Statorelementen 62 bildet den Stator 68.

^ Ein weiterer Hauptbestandteil der Pumpe 32 ist ein rotierendes Schaufelrad 70, das aus einem linken Kompressorteil 72 und einem rechten Kompreasorteil 74, sowie einem zylindrischen Mittelstück 76 ohne Schaufeln besteht, das in einem Abstand einwärts von den Einlaßöffnungen 52 des Gehäuses liegt. Die beiden Kompressorteile 72, 74 weisen mehrere Rotorelemente 78 auf und sind spiegelbildlich zueinander angeordnet» so daß bei einer vorgegebenen Brehriohtung des Schaufelrades der eine eine Strömung der Gasmoleküle naoh links in Pig„1 erzeugt und der andere die Gasmoleküle naoü rechts

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evakuiert. Es wird deshalb nur aer linke Kompressor 72 genauer beschrieben, da der rechte Kompressor 74 bis auf spiegelbildliche Anstellwinkel der Schaufeln mit ihm identisch ist«,

Der linke Kompressor 72 weist, wie erwähnt, mehrere Rotorelemente 78 auf, die an der Habe 80 des Schaufelrades 70 befestigt sind und mit dieser rotieren. Jedes Rotorelement 78 bildet zusammen mit dem zugehörigen, unmittelbar benachbarten Statorelement 62 eine eigene Stufe und mehrere nebeneinanderliegende Stufen der gleichen Beschaufelung in Form und Größe bilden eine mehrstufige Arbeitsgruppe 82· Mehrere Ar- " beitsgruppen 82, 84, 86 sind in Achsrichtung nach außen aufeinanderfolgend angeordnet, wobei jedes Stator-Rotor-Paar einer bestimmten G-ruppe die gleiche Konfiguration hat, sich aber von den Stator-Rotor-Paaren einer benachbarten Arbeitsgruppe in seiner Konstruktion unterscheidet, wie weiter unten noch genauer ausgeführt wirde

Das Schaufelrad 70 ist in Lagern 88, 90 gelagert und wird von einem Schrägzahnrad 92 angetrieben, das seinerseits von einem nicht gezeigten motorgetriebenen Zahnrad mit viel grösserem Durchmesser, o,dgl_o angetrieben wird. Die in Pig»1 dargestellten, aber nicht eigens beschriebenen Bestandteile der | Pumpe 32 sind übliche Bauteile und nicht erfindungswesentlich, so daß sie im folgenden nicht genauer erläutert werden«

Bevor auf die Konstruktionsdetails der in den Mg·2 - 15 gezeigten Vorrichtung näher eingegangen wird, sei erwähnt, daß die spezifischen Formen der veranschaulichten Rotor-Stator-Konstru* tion mit in Segmenten geteilten Schaufeln sich strukturell ausführbar und bequem herstellbar erwiesen haben· So kann beispielsweise ein herkömmlicher einziger

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Scheibenfräser mit drei Schneidflächen von unterschiedlichem Radius ohne weiteres die in den Figo2-11 dargestellte Schaufel in einem einzigen Arbeitsgang herstellen« Dies ist möglich, weil jede Arbeitsfläche parallel zu ihrer zugeordneten Fläche ist, weil die kleinsten Zwischenräume zwischen den in radialer Richtung innersten Flächen vorhanden sind und weil die Schnitte radialwärts oder sonstwie geradlinig liegen« Jedoch sind auch andere Formen von Rotoren, Statoren und dergleichen mit den beanspruchten Merkmalen im Rahmen der Erfindung vorteilhaft anwendbare In diesem Zusammenhang liegt es beispielsweise für den Fachmann auf der Hand, daß in Segmente unterteilte Schaufeln nicht unbedingt notwendig sind und daß, obwohl drei Rotorgruppen veranschaulicht sind, eine erfindungsgemäße Turbopumpe auch nur zwei Gruppen haben kann oder auch vier und mehr, und daß jede Gruppe aus einer gleichen oder annähernd gleichen Anzahl von Stufen bestehen kann, aber nicht unbedingt bestehen mußο

Wie aus den Figo 2-8 ersichtlich, weist ein Rotorelement 78 des Typs, wie er vorzugsweise in der am nächsten zum Einlaß gelegenen Gruppe 82 verwendet wird, eine Reihe von Schaufeln 94 auf. Jede Schaufel 94 endigt in einer innen liegenden Basis 96, mit der sie an die Nabe 98 fest angefügt ist, so daß sie einen Teil derselben bildet. In der Nabenmitte innerhalb des Hauptkörpers 104 der Nabe 98 ist eine Öffnung 100 vorgesehen, die von radial naoh innen laufenden Wänden 102 der Nabe gebildet ist·

Jede Schaufel 94 in der ersten oder in Strömungsrichtung obersten Rotorstufe ist eine in Segmente unterteilte Sohaufel mit einem Randsegment A, einem mittleren Segment B und einem inneren Segment C, Das äußere oder Randsegment A weist eine naoh außen gekehrte Stirnfläche 106 und eine ebene Vorderfläohe 108 auf. Das Segment B hat eine Fläche 110 und

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das Segment G eine Fläche 112_O Alle Flächen 108, 110, 112 liegen in einer gemeinsamen, zur Rotationsrichtung der Schaufel parallelen Ebene. Ferner hat jede Schaufel 94 auch noch schräge Arbeitsflächen 114, 116, 118 an den Segmenten A bzw«, B bzwo G, die etwa stromabwärts gerichtet sind» Die Flächen 114, 116, 118 sind gegeneinander in Drehrichtung schräg versetzt, so daß beispielsweise die äußerste stromabwärts gelegene Fläche 114 von der ihr vorauslaufenden Fläche 120 merklich beabstandet ist₀ Letztere ist parallel, aber auf der anderen Seite der Schaufel 94 nach stromabwärts gerichtet angeordnet. Die Fläche 122, die radial einwärts von der Fläche 120 gelegen ist, hat einen kleineren Abstand ί von der stromabwärts gelegenen, ihr unmittelbar folgenden Fläche 116, als die Fläche 120 von der Fläche 114, und der letzte Abstand in Drehrichtung liegt zwischen der stromaufwärts gelegenen Fläche 124 und der stromabwärts gelegenen Fläche 118, die ihr unmittelbar folgt. Da die in radialer Richtung weiter außen liegenden Flächen die größere !Lineargeschwindigkeit haben, muß der lineare Abstand in tangentialer Richtung am Umfang des Rotors 78 am größten sein. Aus Fig.7 ist ersichtlich, daß die innersten Teile 126, 128, 130 jedes Schaufelsegmentes A, B, 0 schmaler sind als die äußeren Teile 132, 134, 136 des gleichen Segmentes, und daß der dickste innere Teil 130 der Habe 98 am nächsten ist, während der dünnste innere Teil 126 zum äußersten Sohaufelsegment A gehört« ™

Fig.8 läßt erkennen, daß der Abstand auf der Linie A-A der größte zwischen entgegengesetzt geriohteten vorauslaufenden und nachlaufenden Flächen 120, 114 ist, und daß der Abstand in tangentialer und senkrechter Richtung zwischen den Flä*· chenpaaren 122, 116 und 118, 124 stufenweise kleiner ist· Nichtsdestoweniger ist der Abstand zwischen den Schaufelsegmenten selbst an deren innersten Absohnitten noch beträoht« lieh und widerspricht dem bisherigen Stand der Technik«

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- ίο -

Ebenso ist die Schaufel an der Basis jedes Segmentes dicker, wie oben ausgeführt, aber die Schaufeln sind immer noch im Vergleich zur bisherigen Technik sehr dünn» Aus den Figo 3 - 6 ist ersichtlich, daß für die Rotoren der ersten Gruppe der eingeschlossene spitze Winkel zwischen einer stromaufwärts liegenden Fläche 120 und der Rotationsebene verhältnismäßig steil oder von großer Steigung ist, in der gezeigten Ausführungsform beispielsweise 40°. Die Wichtigkeit dieses Punktes wird später noch erklärt·

In Fig« 9 ißt ein Sektor eines Statorelementes 62 der ersten Gruppe gezeigt. Es weist mehrere Schaufeln 67 auf, die von einer hohlen Nabe 64 nach außen ragen· Ein Rand 66 der Nabe begrenzt eine weite öffnung. Die Schaufeln 67 am Statorelement 62 sind ebenfalls in Segmente unterteilt, und zwar in die Segmente D, E und F, denen jeweils eine ebene Vorderfläche 138, 140, 142 zugehörtο Schräg angestellte stromaufwärts gerichtete Arbeitsflächen 144, 146, 148 sind an den Segmenten D, E und F in gleicher Weise vorgesehen wie ihre Gegenstücke 114, 116 und 118 an den Rotorschaufeln 94. Bei Betrachtung der Fig»? -· 9 sieht man, daß das Rotorelement 78 und das Statorelement 62 gleichgeartet sind. Um dies besser zu veranschaulichen, ist in Fig.3 die Blickrichtung auf das Rotorelement 78 von unterhalb nach stromaufwärts gewählt, wogegen Figo9 eine axiale Ansioht des Statorelementes von der stromaufwärts gelegenen Seite in Stromriohtung zeigt, um die Ähnlichkeit der Konstruktionen zu betonen, obwohl Rotor und Stator, in einer Arbeitsmaschine eingebaut, bezüglich des Anstellwinkels spiegelbildlich sind. Beim Statorelement 62 ragen jedoch die Außenränder 60 jeder Schaufel in radialer Richtung etwas weiter naoh außen als ihre Gegenstücke 132 an den Rotorelementen 78, da diese Außenränder 60 von den Stützringen 58 festgehalten werden sollen (Fig,1). Wo also Statoren und Rotoren einander zugekehrt angeordnet sind, sind

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- it -

entsprechende Teile zueinander spiegelbildliche

In Figo 10 ist ein Rotorelement 78a für eine mittlere Gruppe der Turbopumpe gezeigt. Es gleicht dem Rotorelement 78 der ]?ig_e2 und 3 mit der Ausnahme, daß die Abstände zwischen den Arbeitsflächen 114a, 116a, 118a und den flächen 120a, 122a, 124a in Drehrichtung etwas kleiner sind, so daß eine leichte Überlappung zwischen einer nachlaufenden Kante 150 eines Segmentes A und der vorlaufenden Kante 152 des unmittelbar folgenden Segmentes A vorhanden ist. Die gleiche Situation besteht für die entsprechenden nachlaufenden Kanten 154 und vorlaufenden Kanten 156 der Schaufelsegmente B und das Glei·* λ ehe gilt für die Kanten der Segmente O₀

Weiter ist aus Pig«. 10 ersichtlich, daß die Anstellung der Arbeitsflächen 114a, 116a, 118a zur Rotationsebene etwas flacher ist als bei einem in der Mhe des Pumpeneinlasses lie« genden Rotorelement; der Winkel zwischen einer Pläche und der Rotationsebene beträgt in diesem Pail vorzugsweise etwa 20°. Die Flächen 114a, 116a, 118a sind breiter als ihre Gegenflächen 108, 110, 112 in der ersten Gruppe und demgemäß ist die Gesamt breite, gemessen r-arallel zur Vorderseite der Flächen, für die flächen 114a, 116a, 118a merklieh größer als diejenige ihrer Gegenstücke 114» 116, 118 in der ersten Stufe, wobei die axiale Dicke der Rotorelemente 78 und 78a die I gleiche ist. Dagegen ist die Dicke jedes Schaufelsegmentes A, B, 0 in der zweiten Gruppe_f gemessen senkrecht zu einer Pläche desselben, gegenüber der gleichen Abmessung für die Schaufeln der ersten Stufe etwas kleiner»

Pig. 11 zeigt ein Statorelement 62a, das etwa spiegelbild*· lieh zum Rotorelement- 78a ausgeführt ist» ausgenommen die größere radiale Erstreckung des Außenrandes 60a des Schaufelsegmentes D und die Ausdehnung nach innen, die durch eine

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Fläohe 64a begrenzt ist. Sonst ist dieses Statorelement genau gleich konstruiert wie das zugehörige Rotorelement 78a.

In den Fig.12 - 15 ist ein Rotorelement 78b für eine nahe dem Auslaß der Pumpe gelegene Gruppe dargestellt* Es weist eine Schaufel 94b mit nur einem einzigen Segment G auf, das eine stromabwärts gerichtete Fläche 114b, eine ebene Vorderflache 108b, eine vorlaufende Kante 152b und eine nachlaufende Kante 150b hato Die radiale Erstreckung der Arbeitsfläche 114b ist, verglichen mit dem Gesamtdurchmesser des Rotorelementes 78b, verhältnismäßig schmal und die Überlappung zwischen der nachlaufenden und der vorlaufenden Kante ist erheblich und liegt merklioh über der in den Rotoreiernenten der mittleren Stufen vorhandenen.

Wie die Fig.13 und 14 erkennen lassen, sind die stromaufwärts und stromabwärts gerichteten Schaufelflächen 114b und 120b verhältnismäßig flach angestellt, in diesem Fall etwa mit 10°. Weiter ist aus Mg.14 ersichtlich, daß, wie bei den anderen Rotorschaufeln, der innere Teil oder die Basis 154 des Segmentes G schmaler ist als das Endstück 106b des Segmentes φ

In Figoi5 ist verdeutlicht, daß der Abstand zwischen den Flächen 120b und 114b, gemessen im rechten Winkel zu den Schaufelflächen, klein ist im Verhältnis zu den entsprechenden Abmessungen an den in der Einlaßstufe und der mittleren Stufe verwendeten Rotoren, obwohl wegen der geringen Steigung der Schaufeln der Abstand dazwischen, in Fortbewegungs« riohtung gemessen, wesentlich größer ist. Wie aber schon er«- vräiuit, Bind die Verhältnisse der Schaufeltiefe zum Abstand und die Dicken der Schaufeln von solchen Abmessungen und Beziehungen, daß sie den bisherigen fachmännischen Regeln und den bekannten Konstruktionen zuwiderlaufen

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Das Statorelement für jede dritte Gruppe, das zu einem Rotor im höheren Druckbereich gehört, ist nicht dargestellt. Es ist selbstverständlich, wie die anderen Statorelemente, etwa ein Spiegelbild des zugehörigen Rotorelements₀

Eine erfindungsgemäße Pumpe umfaßt etwa 2 bis 7 oder mehr Druckstufen, von denen jede aus einem Rotorelement und einem Statorelement der in den Mg₀2 - 9 gezeigten Art zusammengesetzt ist, ferner eine gleiche Anzahl von Stufen, die aus Rotor-Stator-Paaren des in den Fig.10 und 11 gezeigten Typs bestehen, und eine ähnliche Anzahl von Stufen, die Rotorelemente nach Art der in den Pig·12-15 gezeigten mit zugehörigen ' Statorelementen umfassen· Es ist nicht notwendig, daß jede mehrstufige Gruppe die gleiche Anzahl von Rotor-Stator-Paaren hat, aber es ist gemäß der Erfindung vorteilhaft, daß die am weitesten stromaufwärts gelegenen Stufen- die in den I¹Ig₀ 2 bis 9 gezeigten Konfigurationen haben, daß die mittleren Stufen aus Rotoren und Statoren der Figo 10 und 11 bestehen und daß die letzten Stufen Rotoren nach Art der in Fig.12 - 15 gezeigten umfassen. Wie schon oben erwähnt, kann die Anzahl der Stufen in den Gruppen beträchtlich variieren und auch die Anzahl der Gruppen in jedem Kompressorabschnitt kann etwas variiereno Die Anzahl und die Art der Stufen und Gruppen wird in Abhängigkeit von den Anforderungen, die an die Pumpe ge« i 3tellt werden, bestimmt. Mehr erste Stufen mit mehr offenen Schaufeln ergeben ein größeres Volumen und mehr Stufen des in Figo 12 gezeigten Typs ergeben beispielsweise einen höheren Druckanstieg pro Stufe«

In den Figo 16 und 17 sind die Komponenten mit den charakteristischen Merkmalen schematisiert dargestellt, um die Punkte, an denen die in Frage kommenden Maße abgenommen sind, zu zeigen«, In Figo 16 ist beispielsweise die Schaufeltiefe mit "b¹¹ bezeichnet, der Schaufelwinkel ist "a¹¹ genannt und bezeichnet den Winkel, der zwischen der Rotationsebene und der Arbeits«

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ORIGINAL INSPECTED

fläche der Rotorschaufel eingeschlensen ist. Schaufeln mit einem höheren numerischen Wert dieses Winkels werden als steiler angestellt oder als Schaufeln mit größerer Steigung bezeichnet, diejenigen mit kleineren numerischen Werten für "a" heißen flacher oder Schaufeln mit kleinerer Steigung« Der tangentiale Abstand zwischen Schaufeln ist mit "s" bezeichnet, der gesamte tangentiale Abstand zwischen entsprechenden Teilen benachbarter Schaufeln ist "s ". Das Verhältnis des Schaufelzwischenraums zur Schaufeltiefe ist s/b. Die Dicke einer Schaufel ist mit "t" bezeichnet Daher ist

a_n = s + —I . Bei einem Schaufelwinkel von beispiels-

o sin a

weise 45 und t gleich 1 gilt s = s + r2. Wenn a gleich 50 ist, gilt s = s + 2. Der Schaufelzwischenabstand, gemessen im rechten Winkel zur Arbeitsfläche der Schaufel, ist mit "w" bezeichnet; folglich gilt: s = w . sin a.

Wenn in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen von Schaufelzwischenabstand und Schaufeldicke gesprochen wird, sollen damit die Abmessungen an den äußeren Enden der Schaufel gemeint sein, d_oi· beispielsweise die Zwischenräume zwischen den Segmenten A oder D.

In Figo 17 ist der Radius der Nabe mit r, und der Außenradius des Rotors mit r, bezeichnet; die Differenz 1st die radiale Schaufelspanne oder -länge ^wl". Die länge "1" im Verhältnis zum Schaufelzwischenabstand s wird als das Aspektverhältnis (Flügelstreckung) des betreffenden Abschnittes bezeichnete Die örtliche lage der Schaufeln an den Naben und die gewünschten Schaufelspannen oder -längen werden in Bezug auf den gesamten Rotorradius r. besprochene

Naoh der Lehre der Erfindung sind einige Verallgemeinerungen formuliert worden, die diese Winkel und Abmessungen und deren Beziehungen zueinander betroffene Typische angestrebte

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ORIGINAL INSPECTED

Werte für diese Winkel und Abmessungen kennzeichnen hierin veranschaulichte Komponenten, die erwiesenermaßen beste Ergebnisse liefern. So sind allgemein bei in einem Hochvakuum eingeschlossenen G-asmolekülen eine Anzahl von Faktoren wesentlich, die sich auf ihr Verhalten unter dem Einwirken einer Pumpe nach Art der beschriebenen beziehen.

Z.B. hängt die Geschwindigkeit der Moleküle einer speziellen Gasspezies von der absoluten Temperatur ab und vom Molekulargewicht der Gasmoleküle. Die Beschaffenheit des Gasflusses hängt von der relativen Häufigkeit der Zusammenstöße der Gasmolekel miteinander oder mit einer Rotor- oder Statorschaufel ab. Diese Häufigkeit wird durch die mittlere freie Weglänge der Molekel in Relation zu den Abmessungen der Schaufeln und Schaufelzwischenräume bestimmt. Bei einer ausreichend großen mittleren Weglänge im Vergleich zu den Schaufel- und Zwischenraumabmessungen wird daher das Verhalten der Moleküle vorherrschend, ja fast ausschließlich, durch ihre Kollisionen mit den Arbeitsflächen der Vorrichtung, und nicht durch die Kollisionen untereinander beeinflußt. Aufgrund des herrschenden hohen Vakuums sind die Temperaturen in der Turbopumpe praktisch überall gleich, da die Ableitung und Abstrahlung der Energie von den Schaufeln sehr groß sind, verglichen mit der kinetischen Energie der auf die Schaufeln auftreffenden Moleküle, Ein wichtiger Paktor für die Leistungsfähigkeit der Turbopumpe ist das Verhältnis der Schaufelgeschwindigkeit zur mittleren Molekulargeschwindigkeit, während andere Faktoren, etwa die Proportionen der Schaufeln und der Schaufel« zwisohenräume, die Wahrscheinlichkeit beeinflussen, mit der Gasmolekel durch einen Rotor oder Stator eher in der einen als in der entgegengesetzten Richtung wandern. Da die Gasdichte in Strömungsrichtung um viele Größenordnungen zunimmt und damit der Volumenäurchsatz entsprechend abnimmt, werden für die verschiedenen Parameter, nämlich ^Ma", "s/b", "r,/r." und

nt;

"T/w", für die verschiedenen Stufen unterschiedliche Werte

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ORiQhMAL H-43PECTED

gewählt, um eine optimale Leistung hinsichtlich der Höhe des Vakuums und der Größe des Volumendurchsatzes oder der Pumpgeschwindigkeit zu erzielen.

Um festzustellen, ob die mit Hilfe der Erfindung als möglich erachteten Verbesserungen auch tatsächlich eintreten, wurden Versuche durchgeführt, die zeigten, daß mit den in den Fig_o2 -15 gezeigten Rotor-Stator-Konfigurationen unerwartet hohe Druckanstiege in den Stufen der mittleren und stromabwärts gelegenen Rotorgruppen erzielbar waren, wobei ein ausgezeichneter Volumendurchsatz erhalten bliebe Weiter wurde ein unerwartet großer Volumendurchsatz speziell mit den Rotor-Stator-Paaren erreicht, die diejenigen Stufen ausmachten, welche die Gruppe nächst dem Hochvakuumende der Pumpe enthielten, aber auch noch in den Stufen der mittleren Gruppe. Als Gesamtergebnis war die Gesamtleistung der Pumpe überlegen und übertraf um ein Vielfaches die Leistung bisher bekannter Pumpen gleicher Größe hinsichtlich des mit einer vorgegebenen Anzahl von Stufen erzielbaren Druckes, des Volumendurchsatzes oder der Pumpgeschwindigkeit.

Um die Ergebnisse der Versuche zusammenzufassen: Es wurde festgestellt, daß Rotoren und Statoren nächst dem Einlaß der Turbopumpe vorzugsweise einen verhältnismäßig steilen Anstellwinkel von beispielsweise etwa 40 haben sollen, daß ferner die Schaufeldicke t im Verhältnis zu dem Abstand s zwischen den Schaufeln so klein als es im Hinblick auf die erforderliche Festigkeit und die Fertigungsbedingungen möglich ist, sein soll« Für Rotoren und Statoren nahe dem Einlaß soll das Verhältnis des Nabenradius r, zum Gesamtradius r, im Bereich von etwa 0,4 bis 0,8, vorzugsweise bei 0,5 oder 0,6 liegene Die Länge oder Spanne einer Rotor- oder Statorschaufel am Einlaßende soll im Verhältnis zum Schaufelzwischenabstand s mindestens 1,5 bis 1 betragene Es wurde bei-

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spielsweise festgestellt, daß die Leistung etwas anstieg, wenn das Aspektverhältnis von etwa 1,5 bis zu etwa 4 oder 5 zunahm, danach aber, wenn ein Aspektverhältnis von etwa 4 oder 5 erreicht war, brachte eine weitere Steigerung keinen sichtbaren Vorteil mehr«, Das Verhältnis des Schaufelzwischenabstandes s zur Dicke t muß für Rotoren und Statoren nahe dem Einlaß raindestens 1 betragen, vorzugsweise im Bereich von 4:1 bis 6:1 oder mehr liegen, wobei es lediglich durch Erwägungen bezüglich der Festigkeit und der Fertigungsbe« dingungen begrenzt wird. Für das Beispiel der Figo3 wäre die Abmessung t (gemessen im rechten Winkel zur Schaufelfläche) für das Segment A etwa 1,4 - 2,7 mm (0,055 bis 0,105 Zoll), während der Schaufelzwischenabstand s gemäß Fig«16 etwa 11 mm (0,430 Zoll) betragen würde. Für die inneren Segmente B und G ist das Verhältnis, wie dargestellt, etwas kleiner, aber doch noch groß im Vergleich zu den bisherigen Konstruktionen und fachmännischen Regeln₀

Ein weiterer wichtiger Parameter ist das Verhältnis des Schaufelzwischenabstandes ö zur Schaufeltiefe be Obwohl die bisherigen Regeln das (regenteil lehrten, hat es sich als günstig erwiesen, wenn dieser Quotient für Rotoren und Statoren nahs denn Einlaß ebenfalls über 1 liegt. So haben beispiels« ä weise Messungen des Durchlässigkeitsfaktors der Schaufeln der ersten Stufe gezeigt, daß, wenn das Verhältnis s/b von etwa 1:4 bis etwa 3:2 anstieg, sich der Durchlässigkeitsfaktor mehr als verdreifachte, nämlich von etwa 0,2 bis auf etwas über 0,6. Um die endgültigen Abmessungen der fraglichen Einheiten zu bestimmen, ist die ίichaufelgeachwindigkeit ein wichtiger Faktor. Hier sind Umfangsgeschwindigkeiten am Sehaufelende von etwa 275 bis 428 m/a (9OO bis 1400 Fuß/öe-Jcuridej und m-'hr erwünncnt, die Grenze wird durch Jj'eatigkoitaüb'-rletfungon μ,^ζα'ηη, da ein Zerberoben durch die "eutrifu~ galrcräfte vermieden vmruon MUlJ₀ ßoi den hior beschriebenen

ι o ?) ß m / ι ι η /

BAD ORiGiMAL

Pumpen wurden Rotoren von etwa 15 bis 18 cm (6 bis 7 Zoll) Durchmesser verwendet mit einer gesamten axialen Dicke von etwa 3 mm (0,120 Zoll), was eine Schaufeltiefe von etwa 4,6 mm (0,180 Zoll) für die Rotoren und Statoren der ersten Stufe ergab. Doch sind diese Werte nur Beispiele, die nicht einschränkend gemeint sind. Ein sehr wichtiges üharakteristikutn ist, daß ein merklicher tangentialer Abstand zwischen einer nachlaufenden Schaufelkante und der vorauslaufenden Kante der nächsten Schaufel vorhanden ist, das heißt, es gibt eine unversperrte axiale Sichtlinie durch mindestens einen Teil solcher Rotoren und/oder Statoren=. Diese Konstruktion liefert einen viel größeren Volumendurchsatz durch die Einlaßstufen als bisher vorgesehen oder mit den bisher bekannten Vorrichtungen in der Praxis erreicht wurde.

Zusammenfassend gilt also für die zweckmäßigen Abmessungen eines Rotors oder Stators nahe dem Einlaßende: Der Winkel "a" muß 20 bis 50°, vorzugsweise etwa 40 betragen; s/b muß zwischen etwa 1,0 und etwa 2,5, vorzugsweise bei etwa 2,0 liegen; r,/r. soll etwa zwischen 0,4 und 0,8, vorzugsweise etwa 0,5 bis 0,6 betragene Das Aspektverhältnis l/s muß mindestens 1,5 sein und braucht nicht größer als 4 zu sein_o Der Quotient t/w soll so klein als möglich sein, soweit es sich mit der Feucigkeit und den Pertigungsbedingungen vereinbaren läßt»

Die Parameter für den Rotor oder Stator einei mittleren Stufe öollen folgende Werte haben: Der Sohaufelwinkel "a" muß zwischen 15 und 30 , vorzugsweise etwa 20 betragen; s/b soll etwa 0,75 bis 1,5, vorzugsweise etwa 1,0 3ein; T-./v,

η ε

kann etwa gleich dem Wert für die erste Stufe sein, nämlich etwa 0,5 bis 0,8, vorzugsweise etwa 0,5 odor C,6. Eine ÜberL ippun_t': ti ^r mich lauf und on und vorlaufenden Sohraif elkante int /,war vorhanden, uo.LLtu aber nicht zu groß sein. Das Verhältnis t/w muß ου klein als möglich sein, r.owlit es die

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Festigkeit und Herstellbarkeit erlaubt.

Tür die Rotoren und Statoren nahe dem Auslaßende muß der Schaufelwinkel "a" noch kleiner sein, etwa zwischen 5 und 20°, vorzugsweise etwa 10°; s/b kann zwischen etwa 0,3 und etwa 1,0 liegen, vorzugsweise bei etwa 0,75} ^τγ/^νχ sollte etwa zwischen 0,75 und etwa 0,95 liegen, vorzugsweise bei etwa 0,9. In den Auslaßstufen, wo der Volumendurchsatz durch die Kompression des Gases stark reduziert ist, ist es nicht so kritisch, daß die Schaufeldicke sehr klein ist. Sie kann beispielsweise die Hälfte des Schaufelzwisohenabstandes be- { tragen. Die Überlappung der nachlaufenden und vorlaufenden Schaufelkante sollte beträchtlich sein, beispielsweise etwa die Hälfte der Schaufeltiefe_o

Eine nach diesen Regeln konstruierte Pumpe ist in der Lage, bisher unerreichbare Gesamtdruckanstiege und auch große Druckanstiege in den einzelnen Stufen zu erzielen« Wenn man beispielsweise die erfindungsgemäße Pumpe an eine Vorpumpe herkömmlicher Beuart, die ein Vakuum von 10 Torr liefern kann,

7 anschließt, kann sie Druckanstiege bis zu 10 und mehr er-

—3 zielen. Man kann also mit einem Ausgangsdruck von 10 Torr

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Eingangsdrucke von 10 oder sogar noch darunter ohne wei- g teres erreichen Das bedeutet, daß der Ausgangsdruck 10 000 000 mal größer ist als der Druck am Einlaß. Bei einem so extrem hohen Vakuum sind die mittleren freien Weglängen der Moleküle ausreichend groß, daß die Gasströmung in der Pumpe einen ganz anderen Charakter hat als die Gasströmung in dem Axialkompressor einer Gasturbine oder dergleichen, wo der Strömungsmechanismus völlig verschieden ist und wo Druck-Verhältnisse von beispielsweise nur etwa 1,25:1 üblich sind. Im Gegensatz dazu können die Druckanstiege über einzelne Druckstufen in einer Turbomolekularpumpe der beschriebenen Art 25:1 überschreiten*

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Somit wurde gefunden, daß in einer nach den aufgezählten Kriterien konstruierten Vakuumpumpe vom Turbotyp unerwartet hervorragende Ergebnisse möglich geworden sind, die bisher als nicht erreichbar angesehen wurden und die tatsächlich mit Turbopumpen bekannter Bauart nicht erreicht werden konnten, vor allem nicht mit solchen Pumpen, die eine oberflächliche Ähnlichkeit mit den erfindungsgemäßen Pumpen haben, aber sich von diesen in den wichtigen oben erwähnten Besiehungen unterscheiden©

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Claims (1)

1. Ansprüche

   ' Vakuumpumpe für den Betrieb in dem der freien Molekularströmung entsprechenden Druckbereich, mit einem zylindrischen ü-ehäuse, das mit Ein- und Auslässen versehen ist, und mit mindestens einem drehbaren Schaufelrad und einem mit diesem zusammenwirkenden Stator, der aus mehreren Statorelementen besteht, von denen jedes eine Reihe beabstandeter Schaufeln aufweist, und mit einem zugehörigen, in der ITähe drehbar angeordneten Rotor element zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaufelrad (70) mehrere Rotörelemente (73) in Abständen längs I der Achse aufweist, die jeweils mit einem stromabwärts von ihnen angeordneten Statorelement (62) zusammen eine Druckstufe bilden, wobei mindestens eines der Rotorelemente eine Reihe von radial nach außen stehenden Schaufeln (94) mit jeweils·einer vorlaufenden Kante (152, 156) und einer nachlaufenden Kante (150, 154) aufweist, die, bezogen auf die Rotationsrichtung des Rotorelementes, eine Vordere und eine hintere Schaufelfläche haben, die zwisehen sich eine gegebene Sohaufeldicke (t) definieren, sowie zv/isehen einem vorgegebenen Teil einer hinteren Schaufelfläche und dem entsprechenden Teil der vorderen Fläche der nächstnachfolgenden Schaufel in Drehrichtung | einen vorgegebenen Schaufelzwischenabstand (s) bilden und die praktisch parallel zueinander liegen und mit der Rotation:;richtung einen vorgegebenen Winkel (a) einsohliessen, wobei die Schaufeln derart angeordnet sind, daß die nachlaufende Kante einer Schaufel in Drehriohtung des Rotorelementea nach vorne von der vorlaufenden Kante der nächstfolgenden Schaufel soweit beabstandet ist, daß mindeBtens im Bereich des Rotorelementes nahe den radial außen liegenden Teilen der Schaufel eine ungehinderte Sichtlinie durch die Schaufelzwisohenräume in einer zur

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   Rotationsachse parallelen Richtung gegeben ist,

   Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Schaufelzwiscnenabstand (s) mindestens das Eineinhalbfache der Schaufeldicke (t) beträgt.

   3» Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Rotationsebene und einer Schaufelfläche eingeschlossene Winkel (a) zwischen etwa 20 und etwa 50° beträgt.

   4. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die vorlaufenden und nachlaufenden Kanten der Schaufeln zwischen sich die Tiefe (b) jeder Schaufel eingrenzen und daß der Schaufelzwischenabstand (s) das Ein- bis Zweieinhalbfache der Abmessung dieser Tiefe beträgto

   5. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaufel eine vorgegebene ra— diale Erstreokung hat und daß diese radiale Erstreckung zwischen etwa dem Eineinhalbfachen bis mindestens dem Fünffachen des Schaufelzwischenabstandes (s) beträgto

   Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Statorelemente (62) eine Reihe von radial nach außen sich erstreckenden Schaufeln (67) aufweist, von denen jede in Bezug auf eine Torgegebene Umfangarichtung des Stators eine yorlaufende Kante und eine nachlaufende Kante hat und die, bezogen auf die Strömungsriohtung des durchtretenden Gasea, vordere (138, 140, 142) und hintere Schaufelflächen (144, 146, 148) haben, welche zwischen sich eine Schaufeldioke definieren und zwischen einem gegebenen Teil einer hin-

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   teren Schaufelfläche und dem zugeordneten Teil einer benachbarten vorderen Schaufelfläche in der genannten Richtung einen Schaufelzwischenabstand bilden und die im wesentlichen parallel zueinander und in einem Winkel zur Ebene des Statorelementes liegen, wobei eine vorgegebene Schaufel derart angeordnet ist, daß ihre nachlaufende Kante von der vorauslaufenden Kante der nächstfolgenden Schaufel in der genannten Bezugsrichtung nach vorne einen Abstand hat, der eine unbehinderte Sichtlinie durch die Zwischenräume zwischen den Schaufeln mindestens in dem Bereich des Statorelenentes nahe den radial außen liegenden Teilen der Schaufel in einer zur Ebene des j

   Statorelementes senkrechten Richtung erlaubte

   7. Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein zweites Rotorelement eine Reihe von radial nach außen sich erstreckenden Schaufeln aufweist, von denen jede eine vorlaufende Kante und eine nachlaufende Kante hat und die, bezogen auf die Drehrichtung des Rotorelementes vordere und hintere Schaufelflächen haben, die zwischen sich eine gegebene Schaufeldicke einschließen und zwisehen einem Teil einer hinteren Pläche und dem entsprechenden Teil- der Vorderfläche der nächstfolgenden Schaufel in Drehrichtung einen Üchaufelzwischenabstand bilden und die unter einem vorgegebenen Winkel (6) zur |

   Drehrichtung ihres Rotorelementes angeordnet sind, der, gemessen zwischen der Drehrichtung und einer der hinteren Flächen, etwa 15° bis 30° beträgt,,

   6c Vakuumpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vorlaufenden und nachlaufenden Kanten der Schaufeln an dem zweiten Rotorelement zwischen sich die Tiefe der Schaufel definieren und daß diese Tiefe etwa zwischen dem 0,75-faohen bis etwa dem 1,5-fachen des Schaufelzwischenabstandes beträgtc

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   9» Vakuumpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eines der zweiten Rotorelemente eine Nabe (98) mit einem vorgegebenen Radius (r, ) aufweist, die nächst der Basis der Schaufeln endigt, und daß die Schaufelenden den Aus« senradius (r,) des Rotors definieren, und daß der Radius der Nabe zwischen etwa dem 0,4-fachen bis etwa dem 0,8-fachen des Außenradius des Rotors beträgte

   1Oo Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiteres der Rotorelemente eine Reihe von radial nach außen sich erstreckenden Schaufeln aufweist, von denen jede eine vorlaufende und eine nachlaufende Kante hat und die, bezogen auf die Drehrichtung des Rotorelementes vordere und hintere Schaufelflächen haben, die zwischen sich eine bestimmte Schaufeldicke definieren und zwischen einem Teil einer hinteren Fläche und dem entsprechenden Teil der vorderen Fläche der nächstfolgenden Schaufel in Rotationsrichtung einen Schaufelzwischenabstand bilden, und die im wesentlichen parallel zueinander liegen und unter einem Winkel (a) zu ihrer Rotationsrichtung angeordnet sind, der, gemessen von der Rotationsrichtung zu einer der hinteren Fläohen, etwa 10 beträgtο

   11· Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Rotorelemente aus einem einzigen Materialstück hergestellt ist und in seiner Mitte eine Nabe (98) aufweist, und daß jede Schaufel aus mehreren Schaufelsegmenten (A, B, C) besteht, von denen jedes Segment durch zwei schräge Arbeitsflächen begrenzt ist, wobei die Arbeitsflächen jeder Schaufel in entgegengesetzt gerichtete Paare von Schaufelflächenabschnitten unterteilt sind, die gegen·-

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   einander versetzt sind, wogegen alle Paare der Schaufelfläohenabschnitte zueinander parallel sindo

   12. Vakuumpumpe nach Anspruch 1, bei der die vorlaufenden und nachlaufenden Kanten der Schaufeln zwischen sich die Schaufeltiefe bilden, bei der ferner mindestens an dem einen Rotorelement der Winkel zwischen etwa 20 und etwa 50° liegt und der Schaufelzwischenabstand etwa das Ein- bis Zweieinhalbfache der Abmessung der Tiefe beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einem weiteren Rotorelement der Winkel kleiner ist als Λ

   dem erstgenannten und das Verhältnis des Schaufelzwischenabstandes zur Abmessung der Tiefe ebenfalls kleiner ist als bei dem erstgenannten Rotorelement.

   13c Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator aus mindestens drei Gruppen von Statorelementen besteht und das Schaufelrad mindestens drei Gruppen von axial beabstandeten Rotorelementen aufweist, und daß in der dem Einlaß näohstgelegenen Gruppe alle Schaufeln an jedem Rotorelement derart angeordnet sind, daß die nachlaufende Kante einer Schaufel in Drehrichtung des Rotorelementes τοη der vorlaufenden Kante der nächst« folgenden Schaufel nach vorne derart beabstandet ist, "

   daß eine unbehinderte Sichtlinie duroh die Zwischenräume zwischen den Schaufeln in einer zur Rotationsachse des Rotorelementes parallelen Richtung mindestens im Bereich dee Rotorelementes nahe dem Außenrand der Schaufel vorhanden ist, daß ferner für die nächst dem Einlaß angeordnete Gruppe der Winkel in den Rotorelementen etwa 40 beträgt, der Schaufelzwischenabstand mindestens das Vierfache der Dicke der Schaufel ist, die radiale Erstreckung jeder Schaufel mindestens das Vierfaohe des Schaufelzwischenabstandes ist und der Nabenradius etwa

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   das 0,5-faohe bis etwa das 0,6-fache des Außenradius des Rotors beträgt, während für die zwischen dem Einlaß und dem Auslaß angeordnete Gruppe der Winkel etwa 20° ist, der Schaufelzwischenabstand etwa das Eineinhalbfache der Sohaufeldicke beträgt, der Abstand zwischen den Schaufeln etwa gleich der Abmessung vorlaufende Kante bis nachlaufende Kante jeder Schaufel ist und der Nabenradius etwa das 0,5-fache bis 0,6-faohe des Rotorradius beträgt, und endlich für die nächst dem Auslaß gelegene Gruppe von Schaufeln der Winkel etwa 10 ist, der Schaufelzwischenabstand etwa gleich der Schaufeldicke ist, und etwa das 0,75-fache der Abmessung von vorlaufender Kante zu nachlaufender Kante ist und der Radius der Nabe zwischen etwa dem 0,75-fachen und etwa dem 0,95-faohen des Radius des Rotors liegto

   14. Vakuumpumpe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Statoren in Gruppen angeordnet sind, die den Gruppen der Rotoren entsprechen, und daß die Schaufelabmessungen und -konfigurationen derart sind, daß die Statoren praktisch Spiegelbilder der ihnen funktionell zugeordneten Rotoren sind«

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