技术领域
[0001] 本
发明涉及一种用于
真空泵的螺旋泵级以及包含这种泵级的真空泵。
[0002] 更具体地，本发明涉及一种特别适于用在真空泵侧入口的螺旋分子拖曳泵级以及包括侧入口并包含这种泵级的真空泵。
背景技术
[0003] 分子拖曳泵级通过从快速移动表面（以与分子热速度相当的速度移动）直接向气体分子的动量传递而产生泵送作用。一般来说，这些泵级包括相互合作并在其之间限定一个或多个泵送通道的
转子和
定子。每个泵送通道中的气体分子与以非常高的速度旋转的转子的碰撞促使通道中的气体从通道本身的入口被泵送至出口。
[0004] 以本
申请的同一
申请人的名义的国际
专利申请WO2010/074965公开了一种包括螺旋泵送通道的分子拖曳泵级。在一般情况下，这样的泵级包括定子环，该定子环至少在其中第一面上具有一个或多个螺旋通道并且与高速旋转的转子盘的表面配合，转子盘的表面是光滑的且相对于定子环的所述第一面而布置。
[0005] 参照图1，如果螺旋通道设置在定子环的两个相对的面上，则可以获得
串联连接的第一向心泵级101与第二离心螺旋泵级102。
[0006] 详细地，定子体110设置在带有分别由相应的螺旋肋114a、114b分开开的螺旋通道112a、112b的两个表面110a、110b上。
[0007] 具有光滑表面的第一转子盘116a位于与定子环110的第一表面110a相对，并且与其配合以形成第一向心泵级101，而具有光滑表面的第二转子盘116b位于与定子环110的第二表面110b相对，并且与其配合以形成第二
离心泵级102：来自置于第一泵级101外周的入口118的气体在向心方向上（箭头CP）流过所述第一泵级，穿过通道120，然后在离心方向上（箭头CF）流过第二泵级102，相继退出置于第二泵级102外周的出口122。
[0008] 图1所示的泵级可以和与其串联连接的相同种类的或不同种类的其他泵级结合用在真空泵中，从而使气体交替地在向心与离心方向上流过泵级。即，入口118可以将前一离心螺旋泵级与第一泵级101连通，出口122可以将第二泵级102与后续向心螺旋泵级连通。
[0009] 这样的泵级还可与不同种类的泵级结合使用，例如，它们可以设置在
涡轮分子泵中一组
涡轮分子泵级的下游。
[0010] 图2中示出的是包括多个串联连接的螺旋泵级的真空泵。
[0011] 真空泵200包括
泵壳体202，其中限定有泵入口204和泵出口206，并且其中多个螺旋泵级布置在所述泵入口与所述泵出口之间。
[0012] 为此，与泵壳体集成一体且在两面上设置有螺旋通道208a、208b、210a、210b、212a、212b的多个定子环208、210、212布置在泵壳体中，与优选地具有光滑表面并安装在中心地布置于泵壳体中且被驱动成高速旋转的共同轴222上的多个转子盘214、216、218、220交替。
[0013] 因此，串联连接的多个交替的向心与离心螺旋泵级得以实现，并且来自泵入口204的气体被泵送穿过，如由实线箭头F所示。
[0014] 图2中所示的真空泵200还包括设置在泵壳体202侧表面的侧入口或附加入口224，其在泵入口204与泵出口206之间，即在第一定子环208与第二定子环210之间。
[0015] 由第一定子环208的底面所限定的泵级与由第二定子环210所限定的顶面均面对着所述侧入口224。
[0016] 然而，从上面公开中显而易见的是，由在第一定子环208底面上螺旋通道208b所限定的泵级不参与泵送来自侧入口224的气体，因为所述螺旋通道208b限定了离心泵级。
[0017] 因此，仅由在第二定子环210顶面上螺旋通道210a所限定的泵级，即向心泵级，参与泵送来自侧入口224的这样的气体，如由虚线箭头F'所示。
[0018] 更准确地说，来自侧入口224的气体不会同等地由第二定子环210顶面上的所有泵送通道210a泵送，但是主要由与所述附加入口
流体连通的通道泵送；换句话说，假设将每个泵级纵向地分割成两半H1、H2，则所述气体主要由在包括附加入口224的半部H1中的通道泵送。
[0019] 这样的情况在图3a-3d中得到概括，图3a-3d示出了在不同的后续泵级的泵200的横向剖视图。
[0020] 即：
[0021] -图3a示出了由设置在与第一转子盘214配合的第一定子环208顶面上的螺旋通道208a所限定的向心泵级；在该泵级，仅泵送来自泵入口204的气体（箭头F）；
[0022] -图3b示出了由设置在与第二转子盘216配合的第一定子环208底面上的螺旋通道208b所限定的离心泵级；在该泵级，仅泵送来自泵入口204的气体（箭头F）；
[0023] -图3c示出了由设置在与第二转子盘216配合的第二定子环210顶面上的螺旋通道210a所限定的向心泵级；在与附加入口224连通的该泵级的通道中，来自泵入口204（箭头F）的气体与来自侧入口224（箭头F'）的气体都被泵送，而在其余通道中，主要是来自泵入口
204的气体被泵送（箭头F）；
[0024] -图3d示出了由设置在与第三转子盘218配合的第二定子环210底面上的螺旋通道210b所限定的离心泵级；在该泵级中，来自泵入口204（箭头F）的气体与来自侧入口224（箭头F'）的气体都被泵送。
[0025] 从上述中显而易见的是，如果真空泵具有侧入口，则根据
现有技术的螺旋泵级不能提供优化的配置。
[0026] 更具体地说，由于在该附加侧入口可达到的泵送速度由气体被泵送穿过的每个泵送通道的泵送速度的总和给定，所以参与泵送来自侧入口的气体的数量有限的泵送通道大大限制了所能达到的有效的泵送速度。
[0027] 因此，本发明的目的是提供一种螺旋泵级，其可以克服上述缺点并且保证在附加侧入口的改进的泵送速度。
[0028] 该目的和其它目的通过在所附
权利要求中所述的螺旋泵级以及通过包含这种泵级的真空泵而得以实现。
发明内容
[0029] 根据现有技术，螺旋泵级或完全向心或完全离心，即或是气体从泵级的外周穿过泵级的所有泵送通道泵送至泵级的中心，或是气体从泵级的中心穿过泵级的所有泵送通道泵送至泵级的外周。
[0030] 根据本发明，所述螺旋泵级包括向心和离心泵送通道，从而使气体从泵级的外周穿过泵级的第一组泵送通道泵送至泵级的中心，并且其从泵级的中心穿过泵级的第二组泵送通道泵送至泵级的外周。
[0031] 根据本发明的螺旋泵级适于布置在第一向心泵级的下游和第二向心泵级的上游，并且其旨在置于真空泵的附加侧入口。
[0032] 因此，在根据本发明的泵级中，与附加侧入口流动连通的泵送通道——即在与附加入口同一侧的泵送通道——是向心泵送通道，以使得它们能够将来自此附加入口的气体从泵级的外周朝向泵级的中心泵送，而不与附加侧入口流动连通的泵送通道——即在相对于附加入口相对侧上的泵送通道——是离心泵送通道，以使得它们可以与前一向心泵级的泵送通道串联连接，且将来自此前一泵级的气体从泵级的中心朝向泵级的外周泵送，并且他们还可以泵送来自泵级本身的向心通道的气体。
附图说明
[0033] 参照附图，通过给定的非限制性示例，从本发明本身的优选
实施例的详细描述中，本发明的其它特征和优点将是显而易见的，其中：
[0034] -图1是根据现有技术的成对螺旋泵级的纵向剖视图；
[0035] -图2是包括多个根据现有技术的螺旋泵级的分子真空泵的纵向剖视图；
[0036] -图3a是根据图2中分子真空泵的线A-A的横向剖视图；
[0037] -图3b是根据图2中分子真空泵的线B-B的横向剖视图；
[0038] -图3c是根据图2中分子真空泵的线C-C的横向剖视图；
[0039] -图3d是根据图2中分子真空泵的线D-D的横向剖视图；
[0040] -图4是根据本发明的螺旋泵级的定子环的底面的透视图；
[0041] -图5是包括多个螺旋泵级且还包含根据本发明的螺旋泵级的分子真空泵的纵向剖视图；
[0042] -图6a是根据图5中分子真空泵的线A-A的横向剖视图；
[0043] -图6b是根据图5中分子真空泵的线B-B的横向剖视图；
[0044] -图6c是根据图5中分子真空泵的线C-C的横向剖视图；
[0045] -图6d是根据图5中分子真空泵的线D-D的横向剖视图。
具体实施方式
[0046] 根据本发明的螺旋泵级公知的是包括定子环，该定子环在其至少一个面上具有螺旋通道并且与高速旋转且布置成与定子环的所述面相对着的转子盘的表面配合。优选地，所述转子盘具有与定子盘的所述螺旋通道相配合的光滑表面。
[0047] 更具体地，参照图4，根据本发明的螺旋泵级包括在底面1a上设置有多个螺旋泵送通道的定子环1，所述定子环的所述底面1a旨在与旋转转子盘（未示出）的光滑表面配合，以便限定螺旋泵级。
[0048] 根据本发明的泵级旨在布置于前一向心泵级比如螺旋泵级或主泵入口的下游且在后续向心泵级比如螺旋泵级或泵出口的上游。
[0049] 因此，这样的泵级在定子环1的内周设置有第一入口或主入口3，用于将根据本发明的泵级与前一向心泵级或与主泵入口连通，并且在定子环1的外周设置有出口5，用于将根据本发明的泵级与后续向心泵级或与泵出口连通。
[0050] 根据本发明，所述泵级还包括在定子环1外
侧壁的附加侧入口7。
[0051] 此附加侧入口旨在布置成至少部分地并且优选的是完全地重叠侧附加泵入口。
[0052] 为了能够泵送来自主入口3的气体和来自附加侧入口7的气体，定子环1被分成两个圆形扇区S1、S2，第一圆形扇区S1在附加侧入口7的两侧上延伸，第二圆形扇区S2在定子环1的剩余部分上延伸。
[0053] 虽然可以设置不同幅度的圆形扇区，但是根据图4所示的优选实施例，第一与第二圆形扇区S1、S2具有相同的幅度，并且第一圆形扇区S1在所述附加侧入口的两侧上对称地延伸，从而第一圆形扇区S1在所述附加侧入口的两侧上的90°的
角度上延伸，即在整个180°的角度上，第二圆形扇区S2在定子环1的剩余部分上延伸，即在与附加侧入口7相对着的整个180°的角度上。
[0054] 换句话说，根据所示的实施例，定子环1沿着直径D被细分成两个相等的圆形扇区或半边。
[0055] 根据本发明，定子环1的底面1a设置有一个或多个向心泵送通道11，其由相应的螺旋肋17限定，并且在所述定子环的第一圆形扇区S1中，从在定子环1外周的各自通道入口13朝向在所述定子环内周的各自通道出口15延伸。
[0056] 还是根据本发明，定子环1的底面1a设置有一个或多个离心泵送通道21，其由相应的螺旋肋27限定，并且在所述定子环的第二圆形扇区S2中，从在定子环1内周的各自通道入口23朝向在所述定子环外周的各自通道出口25延伸。
[0057] 详细地说，向心泵送通道11的通道入口13与附加侧入口7流动连通，而向心泵送通道11的通道出口15或与位于定子环1内周的主入口3流动连通或与相应离心泵送通道21的通道入口23流动连通，如下面详细所述。
[0058] 另一方面，离心泵送通道21的通道入口23或与主入口3或与相应向心泵送通道11的通道出口15流动连通，而离心泵送通道21的通道出口25与出口5流动连通。
[0059] 因此，对于本领域技术人员来说，根据本发明的泵级的操作将是显而易见的：来自前一泵级或来自通过位于定子环1内周的主入口3的主泵入口的气体由根据本发明的泵级的离心泵送通道21朝向出口5和后续泵级或泵出口泵送，来自附加侧入口7的气体由根据本发明的泵级的向心泵送通道11朝向定子环1的内周泵送，并且其接下来由根据本发明的泵级的离心泵送通道21通过出口5朝向后续泵级或泵出口泵送。
[0060] 这样，有利地，根据本发明的泵级能够将来自主入口3的气体和来自附加侧入口7的气体朝向出口5泵送。
[0061] 还是参照图4，显而易见的是，在将第一与第二圆形扇区S1、S2分开的线的区域，即沿着所示实施例中直径D的区域，表示向心泵送流动区域与离心泵送流动区域之间的过渡区域。
[0062] 在一个或多个向心泵送通道11已到达定子环1的内周之前到达该过渡区域的情况下，这些向心通道的通道出口15通过各自的接合部19接合至相应离心通道21的通道入口23。
[0063] 另一方面，在一个或多个离心泵送通道21已到达定子环1的外周之前到达该过渡区域的情况下，这些离心通道的通道出口25须与该过渡区域另一侧上的向心通道11的通道入口13分开，为此，从定子环1的内周径向延伸至其外周的剥离器29设置在这些离心通道21的通道出口25与这些向心泵送通道11的通道入口13之间，从而将所泵送的气体从这些离心通道21的通道出口25引导至出口5。
[0064] 由于剥离器29从定子环1的外周径向延伸至其内周，所以其在轴向方向上且在径向方向上起作用，在轴向方向上——引导所泵送的气体从通道21的通道出口25至出口5，在径向方向上——避免气体沿着定子环的外周通过。第二剥离器30设置在定子环1的另一侧上，在将第一与第二圆形扇区S1、S2分开的过渡区域，所述第二剥离器30在径向方向上起作用，并且避免气体沿着定子环的外周倒流。
[0065] 公知地，从图4中还可以看出的是，多个向心螺旋通道31设置在定子环1本身的顶面1b上，这些向心螺旋通道31与高速旋转的转子盘（未示出）的表面相配合，转子盘的表面是光滑的并且布置成与定子环1的所述顶表面1b相对着。因此，定子环1的顶面1b与相配合的转子盘适于将气体从定子环1的外周朝向所述定子环的内周泵送，即朝向根据本发明的泵级的主入口3，从而它们形成紧接在根据本发明的泵级的上游的向心泵级。
[0066] 现在转到图5，示出了真空泵40，其包括多个串联连接的螺旋泵级，并且包括根据本发明的螺旋泵级。
[0067] 真空泵40包括其中限定有主泵入口44与泵出口46的泵壳体42，并且其中由各自定子环与相应配合的转子盘所形成的多个螺旋泵级布置在所述泵入口与所述泵出口之间。
[0068] 真空泵40还包括在主泵入口44与泵出口46之间的设置在泵壳体42侧表面的附加侧入口48。
[0069] 为了有效地泵送来自主泵入口44的气体与来自附加侧入口48的气体，根据本发明的泵级设置在所述附加侧入口48的真空泵40中。
[0070] 因此，如图4所示的定子环1布置在与相应转子盘52、54交替的泵壳体42中，所述转子盘具有光滑的表面，并且安装在中心地布置在泵壳体中且以高速旋转被驱动的共同轴50上。
[0071] 根据本发明的泵级与由与泵壳体集成一体且在两个面上设置有螺旋通道的各自定子环56、58和相配合的转子盘60、62所形成的多个布置在下游的传统螺旋泵级串联连接。
[0072] 从图2所示的真空泵200与图5所示的真空泵40之间的比较中，显而易见的是，设置根据本发明的螺旋泵级可以改善真空泵40的泵送效率，即在附加侧入口48可达到的泵送速度。
[0073] 实际上，由于设置了向心泵送通道，根据本发明的螺旋泵级的确参与泵送来自所述附加侧入口48的气体。
[0074] 同时，由于设置了离心泵送通道，根据本发明的螺旋泵级也参与泵送来自主泵入口44的气体。
[0075] 详细地，参照图6a-6d，图6a-6d示出了在不同后续泵级的泵40的横向剖视图：
[0076] -图6a示出了由设置在与转子盘52相配合的根据本发明的泵级的定子环1的顶面1b上的螺旋通道所限定的向心泵级；在该泵级，仅泵送（箭头F）来自主泵入口44的气体；
[0077] -图6b示出了根据本发明的且由设置在与转子盘54相配合的定子环1的底面1a上的螺旋通道所限定的泵级；在该泵级，来自主泵入口44的气体通过布置在与附加侧入口48相对着的第二圆形扇区中的离心泵送通道21而被泵送（箭头F），并且来自附加侧入口48的气体通过布置在附加侧入口48周围的第一圆形扇区中的向心泵送通道11且通过布置在与附加侧入口48相对着的第二圆形扇区中的离心泵送通道21而被泵送（箭头F'）；剥离器29防止气体穿过所述离心泵送通道21的出口回到向心泵送通道11中，并且剥离器29与第二剥离器30防止气体从离心泵送通道朝向沿着定子环的外周穿过的向心泵送通道倒流；
[0078] -图6c示出了由设置在与转子盘54相配合的紧接在根据本发明的泵级之下的定子环56的顶面56b上的螺旋通道所限定的向心泵级；在与附加侧入口48流动连通的布置在附加侧入口48周围的第一圆形扇区中的该泵级的泵送通道中，直接来自所述附加侧入口48的气体被泵送（箭头F'），而布置在与附加侧入口48相对着的第二圆形扇区中的该泵级的泵送通道泵送来自主泵入口44的气体和来自所述附加侧入口48的气体，并且已经由设置在根据本发明的泵级的定子环1的底面1a上的泵送通道所泵送（箭头F）；
[0079] -图6d示出了由设置在与转子盘60相配合的紧接在根据本发明的泵级之下的定子环56的底面56a上的螺旋通道所限定的离心泵级；在该泵级，来自主泵入口44（箭头F）的气体与来自附加侧入口48（箭头F'）的气体均被泵送。
[0080] 如上文所述，设置根据本发明的螺旋泵级可以改善在真空泵的附加侧入口所能达到的泵送速度。
[0081] 事实上，在图5所示的真空泵40中，在附加侧入口48的有效泵送速度—S48—大致由下式给定。
[0082]
[0083] 其中，
[0084] s1是设置在根据本发明的泵级的定子环1的底面上的单个螺旋通道的泵送速度，[0085] M1是在面向附加侧入口48并与其流动连通的定子环1的底面上的通道的数目，[0086] s56是设置在紧接在根据本发明的泵级之下的定子环56的顶面上的单个螺旋通道的泵送速度，
[0087] M56是在面向附加侧入口48并与其流动连通的定子环56的顶面上的通道的数目。
[0088] 从上面的描述中清楚的是，上述公式在传统的真空泵比如图2中所公开的泵的情况下缺乏第一增（first addendum），从而由于根据本发明的泵级，在泵送速度方面的改进是很明显的。
[0089] 还很明显的是，本发明的优选实施例的上面描述仅通过非限制性的示例给出，并且在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以进行一些
修改。
[0090] 更特别的是，虽然所示出的优选实施例涉及仅包括多个螺旋泵级的分子真空泵，但是很明显的是，本发明也可以在不同种类的泵中实施，比如包括与多个分子拖曳泵级串联布置的多个涡轮分子泵级的涡轮分子泵。
