CN101981321B - 涡轮式分子泵 - Google Patents

Abstract

一种涡轮式分子泵，包括基座(3)、能够旋转地支撑在基座上的转子(4)；围绕转子(4)设置的定子(400)、和被配置为容纳定子的管状壳体(2)。定子(400)包括多级定子叶片(43)和隔离装置(48)，所述定子叶片和隔离装置相互交替地堆叠在基座(3)的法兰表面(31)上。至少一个隔离装置(48)设置有其的连续形成的圆环形部件(483)，该圆环形部件覆盖其它隔离装置(48)的位于所述壳体(2)内部的外圆周表面。

Description

涡轮式分子泵

技术领域

本发明涉及涡轮式分子泵。

背景技术

已知一种涡轮式分子泵，其具有在壳体中高速旋转的转子，具有防止由转子的破损产生的能量传递到转子外面的壳体的装置(例如，参见专利文献1)。在专利文献1中公开的涡轮式分子泵设置有位于外壳体内部的双内壳体。

专利文献1：日本专利特许公开No.2001-82379(尤其是图2)

发明内容

本发明要解决的技术问题

然而，在上述专利文献1中公开的涡轮式分子泵具有双内壳体，每个内壳体都支撑在同一法兰表面上，使得难以在没有任何不平坦条件下支撑两个内壳体。

解决上述技术问题的手段

根据本发明的一种涡轮式分子泵，包括基座、能够旋转地支撑在基座上的转子、围绕转子设置的定子、和被配置为容纳定子的圆筒形壳体。定子包括多级定子叶片和隔离装置，所述定子叶片和隔离装置从其第一级到末级相互交替地堆叠在基座的法兰表面上，并且隔离装置中的至少一个设置有其连续形成的圆环形部件，该圆环形部件覆盖其它隔离装置的位于所述壳体内部的外圆周表面。

转子和定子之间的沿径向方向延伸的间隙可以小于环形部件和壳体之间的沿径向方向延伸的间隙。

环形部件可以设置为朝向基座的法兰表面的一侧延伸。

在这种情况中，优选的是，环形部件设置在末级隔离装置上，环形部件的远端延伸至第一级隔离装置的一侧。

外圆周停止件可以设置在基座的位于所述壳体内的法兰表面上，以覆盖环形部件的远端的外圆周表面。

本发明的有益效果

根据本发明，隔离装置设置有成连接关系的环形部件，以覆盖其它隔离装置的外圆周表面，使得可以在没有任何不平坦的条件下将定子和环形部件支撑在基座和壳体之间。

附图说明

图1为示出根据本发明第一实施例的涡轮式分子泵的重要部分的构造的视图；

图2为示意性地示出作为比较例的整个涡轮式分子泵的构造的视图；

图3为示出图1中示出的实施例的变形的视图，和

图4为示出根据本发明第二实施例的涡轮式分子泵的重要部分的构造的视图。

具体实施方式

第一实施例

在下文，将参照图1至3描述本发明的第一实施例。

图1(a)是示出根据本发明第一实施例的涡轮式分子泵的重要部分的构造的横截面视图。图1(b)是图1(a)中示出的主要部分的放大视图。图2是示意性地示出作为图1中示出的比较例的整个涡轮式分子泵的构造的横截面视图。涡轮式分子泵例如为用在半导体制造设备中的真空泵。首先，参照图2描述了涡轮式分子泵的示意性构造。为了方便起见，此处的涡轮式分子泵的垂直方向被限定为如在图中所示出的那样。

如图2所示，涡轮式分子泵的泵体1包括大体为圆筒形的外壳体2、设置在外壳体2下面的基座3、以及容纳在外壳体2中并可旋转地支撑在基座3上的转子4。外壳体2上方的上法兰21采用螺栓固定至半导体制造设备的一侧上的真空室的法兰(未示出)。外壳体2的下表面和基座3的上表面通过O形环27由螺栓27(图1)相互紧固。

多级转子叶片41沿垂直方向间隔地设置在转子4的外圆周表面上。定子叶片43被插入在任何两个相邻的转子叶片41之间，使得转子叶片41和定子叶片43交替地设置。用隔离装置48堆叠多级定子叶片43。旋转圆筒形部件42设置在转子4的转子叶片41的下面。静止圆筒形部件44设置在基座3的一侧上，面向旋转圆筒形部件42。螺旋槽形成在静止圆筒形部件44的内圆周表面上。上述的转子叶片41和定子叶片43构成涡轮机叶片部件，旋转圆筒形部件42和静止圆筒形部件44构成分子拖曳泵部件。

转子4以非接触的方式由一对垂直设置的径向磁性轴承51和一对垂直设置的轴向磁性轴承52支撑，并由马达6驱动，用于旋转。马达6例如为直流无电刷式马达，其包括已经在其中建造了连接至转子4的轴部件45的永磁铁的马达转子61和设置在基座3的一侧上的马达定子62，用于形成旋转磁场。

磁性轴承51，52设置有径向位移传感器53，54和推力位移传感器55，用于检测转子4的升起位置。传感器目标46设置在轴部件45的下端上，间隙传感器55与传感器目标46相对设置。注意到附图标记56和57表示用于紧急用途的机械轴承。

在具有上述构造的涡轮式分子泵1中，由于转子4的高速旋转，气体分子流入并通过入口1a。流入的气体分子经由涡轮机叶片部件和分子拖曳泵部件通过出口1b由泵抽出。气体分子的这种流动在入口1a的一侧上导致高真空状态。

在此处，如果转子4在其高速旋转期间由于任何原因破损，则破损的转子4由于离心力向周围分散开，直至飞散材料的旋转转矩沿与转子4的旋转方向相同的方向作用在外壳体2上。旋转转矩经由上法兰21作用在真空系统的法兰上，使得存在真空系统设备被损坏的可能性。为了防止这种情况，根据本实施例，大致环形的壳体部件以下述方式设置在外壳体2的内侧。

如图1所示，突出部件23突进到圆周壁22的内侧中。凹槽部24沿圆周方向形成在突出部件23的下表面上，凹槽部24的形成提供了法兰表面25。另一方面，法兰表面31形成在基座32的上表面上。突出部件32沿圆周方向设置在法兰表面31上。

每个隔离装置48都为大致环形，定子叶片43分别具有沿圆周方向分成两半的半分的（half-split）形状。转子4和定子叶片43由铝合金制成。隔离装置48和外壳体2由具有比铝合金的强度高的材料制成，例如由不锈钢制成。

台阶形部481、482沿圆周方向分别设置在每个隔离装置48的上表面和下表面上，法兰部件431沿圆周方向设置在每个定子叶片43的外圆周边缘上。具有预定厚度的隔离装置48和定子叶片43的法兰部件431交替地堆叠，以整体上构成堆叠体400(定子)。堆叠体400由螺栓27的紧固力夹在基座3的法兰表面31和外壳体2的法兰表面25之间。

最低的隔离装置48的下台阶形部482与基座3的突出部件32装配在一起，隔离装置48相对于基座3定位。定子叶片43的法兰部件431与隔离装置48的上台阶形部481装配在一起，定子叶片43被通过隔离装置48进行定位。外壳体2的凹槽部24与最上面的隔离装置48的台阶形部481装配在一起，外壳体2被通过隔离装置48进行定位。

最上面的隔离装置48一体地设置有圆筒形壳体部件483。壳体部件483具有比其它隔离装置48大的直径，并向下延伸至基座3的法兰表面31的上方，堆叠体400的整个外圆周被壳体部件483覆盖。

间隙al至a3分别设置在壳体部件483和在其内部的堆叠体400之间、在壳体部件483和在其外部的外壳体2之间，以及在壳体部件483和在其顶部上的基座3之间。对于这种构造，可以防止在连接隔离装置48时壳体部件483和周围部件之间的干扰。将注意到，壳体部件483和基座3的法兰表面31之间的间隙a3被设置，使得间隙a3的高度至少比最下面的隔离装置48小；例如，壳体部件483的下端表面延伸至低于突出部件32的上表面。

沿高度方向设置在堆叠400的中间部分中的隔离装置48由沿径向方向延伸的通孔484形成。通孔484被设计，用于将间隙a1至a3中的滞留气体用泵抽出，并到达堆叠体400内部的气体通道。下游侧的气体通道和间隙a1至a3通过通孔484相互连通。

当泵的泵体1要被组装时，首先，转子4可旋转地支撑在基座3上，最下面的隔离装置48设置在基座3的法兰表面31上。随后，定子叶片43和隔离装置48被交替堆叠，同时台阶481，482和法兰部件341相互配合。当完成最上面的隔离装置48的堆叠时，定子叶片43和隔离装置48的外圆周被法兰部件483覆盖。进一步地，外壳体2放置在堆叠体400的上方以覆盖它，外壳体2的下端表面采用螺栓27紧固至基座3的法兰表面31。结果，由隔离装置48和定子叶片43构成的堆叠体400被夹在基座3的法兰表面31和外壳体2的法兰表面25之间。

在下文描述了根据第一实施例的涡轮式分子泵的主要操作。

如果转子4在其高速旋转期间由于任何原因破损，那么由于破损而形成的飞散材料经由定子叶片43和隔离装置48与壳体部件483的内壁表面碰撞。由于来自转子4的飞散材料所给予的转矩，这使得壳体部件483变形或相对于外壳体2相对旋转，使得转子的破损能量被壳体部件483吸收。壳体部件483的这种作用能够防止由转子4的破损而产生的旋转转矩被传输至外壳体2，以便可以防止真空系统设备受损。

根据上述实施例，可以获得下述有益效果。

(1)大直径的壳体部件483连续地形成在最上面的隔离装置4中，使得隔离装置48和定子叶片43的外圆周被壳体部件483覆盖。这防止转子4的破损的冲击被传输至外壳体2，并允许在没有任何不平坦的情形下支撑壳体部件483。如果壳体部件483与隔离装置48被分离地设置且被支撑在基座3的法兰表面31上，由于隔离装置48和壳体部件483被相互分离地支撑在基座3和外壳体2之间，在连接壳体部件483的放置位置处容易出现不平坦。相反，根据本实施例，壳体部件483与隔离装置48一体地设置，使得没有必要分离地支撑壳体部件483，使得可以防止放置壳体部件483的不平坦的发生。

(2)由于壳体部件483和隔离装置48相互一体地设置，可以防止部件数量的增加，使得可以降低成本，并且可以容易地组装泵体1。

(3)由于圆筒形壳体部件483设置在堆叠体400的外面，即使外壳体2的圆周壁22的厚度在内直径的一侧上被相应地减小，也可以在整体上维持壳体的强度。因此，不必增加外壳体2的外直径，使得可以防止泵体1的尺寸增加。

(4)由于壳体部件483向下延伸，可以容易地堆叠隔离装置48。

(5)由于壳体部件483被设置，以便从最上面的隔离装置48延伸至基座3，使得堆叠体400整体上被壳体48覆盖，因此可以确定地由壳体部件48吸收转子破损的能量。

(6)隔离装置48沿着径向方向设置有通孔484，留在间隙a1至a3中的气体可以流向气体通道的下游侧，使得可以将入口1a侧维持在高真空状态。

(7)由于间隙a1至a3设置成在壳体部件483的周围，则壳体部件483不干扰其它部件，使得可以容易地组装泵体1。

在上述实施例中，间隙a1和a2沿壳体部件483的径向方向分别设置在内侧和外侧。在这种情况中，外间隙a2可以大于内间隙a1，如图3所示。对于这种构造，当在转子破损时形成的飞散材料与其碰撞时，壳体部件483可以沿径向方向在外壳体2内向外变形到较大的程度，使得可以有效地吸收转子破损的能量。

第二实施例

将参照图4描述本发明的第二实施例。

图4是示出根据第二实施例的涡轮式分子泵的重要部分的构造的横截面视图。与图2(b)中示出的相同部分采用相同的附图标记，且下述的描述将集中在与第一实施例的不同之处上。

第二实施例与第一实施例的不同在于基座3的法兰表面31的形状。更具体地，法兰表面31进一步地在其上设置有突出部33，该突出部33沿着其整个圆周在径向方向上位于突出部32的外面。突出部33的上端表面被定位为高于壳体部件483的下端表面，间隙a4沿径向方向设置在壳体部件483和突出部33之间。间隙a4被形成为小于间隙a2、在壳体部件483和突出33之间。

对于这种构造，当转子4破损使得壳体部件483向外变形时，壳体部件483在其与外壳体2的圆周壁22接触之前与突出部33接触。因此，可以由突出33防止壳体部件483的变形，使得可以防止壳体部件483与外壳体2的接触。

在上述实施例中，隔离装置48由不锈钢制成。然而，它也可以构造成使得仅具有壳体部件483的最上面的隔离装置48由不锈钢制成，其它隔离装置48由铝或类似于定子叶片43的类似物制成。虽然隔离装置48和定子叶片通过台阶形部481，482被堆叠，作为定子的堆叠400的构造不限于此。例如，销钉可以在每个隔离装置48的上表面上突出，隔离装置48和定子叶片可以被堆叠，同时通过销钉进行定位。

可旋转地支撑转子4的基座3的构造和作为被配置以容纳堆叠体400的壳体的外壳体2的构造不限于上述构造。虽然壳体部件483设置在最上面的(末级)隔离装置48上，但环形部件的构造不限于此，只要环形部件形成环形使得它至少覆盖其它隔离装置48的外圆周表面即可。壳体部件483可以设置在除最上面的隔离装置之外的隔离装置48上，或者壳体部件483可以设置在多个隔离装置48上。

虽然壳体部件483被设置以便延伸至最下面的(第一级)隔离装置48的一侧，但壳体部件483的远端的位置可以设置为比其高。壳体部件483可以设置在堆叠体400的上侧，而不是设置在堆叠体400的下侧。虽然突出部33被设置，使得它覆盖环形部483的远端的外圆周表面(图4)，但是外圆周停止件的形式不限于此。也就是说，本发明不限于根据所述实施例的涡轮式分子泵，只要可以实现本发明的特征和功能即可。

Claims (8)

1.一种涡轮式分子泵，包括

基座；

能够旋转地支撑在所述基座上的转子；

围绕转子设置的定子；和

被配置为容纳所述定子的圆筒形外壳体；其中

所述定子包括多级定子叶片和隔离装置，所述定子叶片和隔离装置从其第一级到末级相互交替地堆叠在所述基座的法兰表面上，所述隔离装置保持在所述基座的法兰表面和外壳体的法兰表面之间，并且

所述隔离装置中的至少一个一体地设置有圆环形壳体部件，所述圆环形壳体部件覆盖位于所述外壳体内部的其它隔离装置的外圆周表面。

2.根据权利要求1所述的涡轮式分子泵，其中所述其它隔离装置和所述圆环形壳体部件之间的沿径向方向的间隙小于所述圆环形壳体部件和所述外壳体之间的沿径向方向的间隙。

3.根据权利要求1所述的涡轮式分子泵，其中

所述圆环形壳体部件朝向所述基座的法兰表面的一侧延伸。

4.根据权利要求2所述的涡轮式分子泵，其中

所述圆环形壳体部件朝向所述基座的法兰表面的一侧延伸。

5.根据权利要求4所述的涡轮式分子泵，其中

所述圆环形壳体部件设置在所述末级隔离装置上，且所述圆环形壳体部件的远端延伸至所述第一级隔离装置的一侧。

6.根据权利要求5所述的涡轮式分子泵，其中

外圆周停止件被设置在所述基座的位于所述外壳体内的法兰表面上，以覆盖所述圆环形壳体部件的远端的外圆周表面。

7.根据权利要求2所述的涡轮式分子泵，其中

预定尺寸的间隙被设置在所述圆环形壳体部件的远端和所述基座的法兰表面之间，所述其它隔离装置和所述圆环形壳体部件之间的沿所述径向方向的间隙与所述圆环形壳体部件和所述外壳体之间的沿所述径向方向的间隙通过所述预定尺寸的间隙连通，其中所述预定尺寸的间隙高度至少比最下面的隔离装置小。

8.根据权利要求5所述的涡轮式分子泵，其中

预定尺寸的间隙设置在所述圆环形壳体部件的远端和所述基座的法兰表面之间，所述其它隔离装置和所述圆环形壳体部件之间的沿所述径向方向的间隙与所述圆环形壳体部件和所述外壳体之间的沿所述径向方向的间隙通过所述预定尺寸的间隙连通，其中所述预定尺寸的间隙高度至少比最下面的隔离装置小。

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