CN109563841A - 真空泵及真空泵中具备的旋转圆筒体 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够在不降低旋转圆筒体（旋转体）的转速的情况下使应力减小的真空泵、以及在真空泵中具备的旋转圆筒体。有关本发明的真空泵为，在真空泵中具备的转子圆筒部（旋转圆筒体）的排气口侧下部，设置有具有比吸气口侧的外径小的外径的缩径部。更详细地讲，将转子圆筒部的最下端部（排气口侧端部）设计得比螺纹槽排气单元（螺纹槽型排气机构）长而设置延伸部。并且，在该转子圆筒部的延伸部上，设置外径的大小比为转子圆筒部的吸气口侧且与螺纹槽排气单元对置的部分（对置部）小的缩径部。借助上述具有缩径部的结构，即使不降低旋转体（转子圆筒部）的转速，也能够使在转子圆筒部的内径侧发生的应力减小。

Description

真空泵及真空泵中具备的旋转圆筒体

技术领域

本发明涉及真空泵及真空泵中具备的旋转圆筒体。

详细地讲，涉及将作用在旋转圆筒体上的应力减小的真空泵及真空泵中具备的旋转圆筒体。

背景技术

在用来进行配设的真空室内的真空排气处理的真空泵中，有具备旋转体和螺纹槽排气单元（螺纹槽型排气机构/螺纹槽泵部）的结构。具备该螺纹槽排气单元的真空泵为以下这样的结构：在旋转体的配设有旋转叶片的下侧设置没有旋转叶片的旋转圆筒体（转子圆筒部），将旋转叶片外侧的螺纹槽排气单元内的气体压缩。

包括这样的设置有转子圆筒部的真空泵，在真空泵中，通常因离心力而对于转子圆筒部的内径侧发生应力，该应力有可能超过设计基准值。

图6是用来说明以往的真空泵1000的图。

如在图6中表示的那样，在以往的真空泵1000中，经由间隙（游隙）与螺纹槽排气单元20在轴向上对置而配设有转子圆筒部1001。如果在该转子圆筒部1001上发生应力，则发生因为高温下的长期运动而转子圆筒部1001逐渐变形、膨胀的蠕变现象。

从维护的观点来看，作为到因为该蠕变现象而螺纹槽排气单元20与转子圆筒部1001的游隙变小规定值量为止的期间的蠕变寿命最好尽可能长。

专利文献1：日本特开平10－246197号。

在专利文献1中，以即使以高速旋转、在旋转叶片及支承其的部位处也不产生局部性的应力及温度上升为目的，记载了使旋转叶片的外径在排气口侧和吸气口侧不同的技术。

此外，除了上述专利文献1那样的结构以外，还通过降低旋转体（旋转叶片/旋转圆筒体）的转速而使应力降低。

但是，如果降低旋转体的转速，则排气性能下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够在不降低旋转圆筒体（旋转体）的转速的情况下使应力减小的真空泵、以及真空泵中具备的旋转圆筒体。

在技术方案1所述的本申请的发明中，提供一种真空泵，其特征是，具备：外装体，其形成有吸气口和排气口；螺纹槽型排气机构，其被固定在前述外装体上，具有螺纹槽；旋转轴，其被内置于前述外装体，旋转自如地被支承；以及旋转圆筒体，其配设在前述旋转轴上，具有与前述螺纹槽型排气机构经由间隙对置的对置部及比前述螺纹槽型排气机构更向下游侧延伸的延伸部，在该延伸部中具备缩径部，该缩径部具有比前述对置部的外径小的外径。

在技术方案2所述的本申请的发明中，提供如技术方案1所述的真空泵，其特征是，前述缩径部在该缩径部的外径侧的一部分上具有与前述旋转轴的轴向垂直的底面，由前述底面和该缩径部的外径面形成的角度是直角。

在技术方案3所述的本申请的发明中，提供如技术方案2所述的真空泵，其特征是，前述缩径部的前述底面的位置与前述延伸部的起点的位置一致。

在技术方案4所述的本申请的发明中，提供如技术方案1或技术方案2所述的真空泵，其特征是，前述缩径部通过在前述延伸部的从前述起点到终点的至少一部分上设置倾斜而形成。

在技术方案5所述的本申请的发明中，提供如技术方案4所述的真空泵，其特征是，前述缩径部的前述倾斜的起点与前述延伸部的前述起点一致。

在技术方案6所述的本申请的发明中，提供一种旋转圆筒体，装备在前述技术方案1至前述技术方案5中任一项所述的真空泵中。

根据本发明，能够在不降低转速的情况下将旋转圆筒体的起因于蠕变寿命的部分的应力减小，所以与进行降低转速的设计而使应力减小的结构相比，能够维持或提高排气性能。

附图说明

图1是表示有关本发明的实施方式的真空泵的概略结构例的图。

图2是用来说明有关本发明的实施方式的转子圆筒部的图。

图3是用来说明有关本发明的实施方式的转子圆筒部的放大图。

图4是用来说明有关本发明的实施方式的真空泵的应力减小效果的图。

图5是用来说明有关本发明的实施方式的真空泵的应力减小效果的图。

图6是用来说明以往技术的图。

具体实施方式

（i）实施方式的概要

在有关本发明的实施方式的真空泵中，在真空泵中具备的转子圆筒部（旋转圆筒体）的排气口侧下部，设置有缩径部（锥形/倒角），其具有比吸气口侧的外径小的外径。

更详细地讲，将转子圆筒部的最下端部（排气口侧端部）设计得比螺纹槽排气单元长而设置延伸部。并且，在该转子圆筒部的延伸部上，设置外径的大小比为转子圆筒部的吸气口侧且与螺纹槽排气单元对置的部分（对置部）小的缩径部。

在转子圆筒部中，由于外径越小则在旋转时在内径侧发生的应力越小，所以借助上述的具有缩径部的结构，即使不降低旋转体（转子圆筒部等）的转速，也能够使在转子圆筒部的内径侧发生的应力减小。

（ii）实施方式的详细情况

以下，参照图1至图5对本发明的优选的实施方式详细地进行说明。

（真空泵1的结构）

图1是表示有关本发明的第1实施方式的真空泵1的概略结构例的图，表示真空泵1的轴线方向的剖视图。

另外，在本发明的实施方式中，为了方便，将旋转叶片的直径方向设为“径（直径/半径）向”、将与旋转叶片的直径方向垂直的方向设为“轴线方向（或轴向）”而进行说明。

形成真空泵1的外装体的壳体（外筒）2呈大致圆筒状的形状，与设置在壳体2的下部（排气口6侧）的基座3一起构成真空泵1的箱体。并且，在该箱体的内部，容纳着作为使真空泵1发挥排气功能的构造物的气体移送机构。

在本实施方式中，该气体移送机构由旋转自如地被支承的旋转体（旋转叶片9/转子圆筒部10等）、和相对于箱体被固定的固定部（固定叶片30/螺纹槽排气单元20等）构成。

此外，虽然没有图示，但在真空泵1的外装体的外部，经由专用线连接着控制真空泵1的动作的控制装置。

在壳体2的端部，形成有用来将气体向该真空泵1导入的吸气口4。此外，在壳体2的吸气口4侧的端面上，形成有向外周侧伸出的凸缘部5。

此外，在基座3上，形成有用来从该真空泵1将气体排气的排气口6。

旋转体具备作为旋转轴的轴杆7、配设在该轴杆7上的转子8、设置在转子8上的多片旋转叶片9、设置在排气口6侧的转子圆筒部（裙部）10。

各旋转叶片9由相对于轴杆7的轴线垂直地以放射状伸展的圆板形状的圆板部件构成。

此外，转子圆筒部10由呈与转子8的旋转轴线同心的圆筒形状的圆筒部件构成。在本实施方式中，在该转子圆筒部10上设置有缩径部。另外，关于缩径部在后面叙述。

在轴杆7的轴线方向中部附近，设置有用来使轴杆7高速旋转的马达部，内置在定子柱80中。

进而，在定子柱80内，相对于轴杆7的马达部在吸气口4侧和排气口6侧，设置有用来将轴杆7在辐向（径向）上非接触地支承的径向磁力轴承装置。此外，在轴杆7的下端，设置有用来将轴杆7在轴线方向（轴向）上非接触地支承的轴向磁力轴承装置。

在箱体（壳体2）的内周侧，形成有固定部（定子部）。该固定部由固定叶片30、和从相对于轴杆7的轴线垂直的平面倾斜既定的角度而从壳体2的内周面朝向轴杆7伸展的桨叶构成。并且，固定叶片30被呈圆筒形状的固定叶片隔板40相互隔开而固定。

另外，旋转叶片9和固定叶片30相互错开配置，在轴线方向上形成有多级，但为了满足对真空泵1要求的排出性能，根据需要可以设置任意的数量的转子零件及定子零件。

在有关本实施方式的真空泵1中，在排气口6侧配设有螺纹槽排气单元20（螺纹槽型排气机构）。

在螺纹槽排气单元20的与转子圆筒部10的对置面上，形成有螺纹槽（螺旋槽）。

螺纹槽排气单元20的与转子圆筒部10的对置面侧（即，与真空泵1的轴线平行的内周面）隔开既定的游隙与转子圆筒部10的外周面面对，如果转子圆筒部10高速旋转，则被真空泵1压缩的气体一边随着转子圆筒部10的旋转被螺纹槽导引一边被向排气口6侧送出。即，螺纹槽成为输送气体的流路。

这样，通过螺纹槽排气单元20的与转子圆筒部10的对置面和转子圆筒部10隔开既定的游隙对置，由在螺纹槽排气单元20的轴线方向侧内周面上形成的螺纹槽构成将气体移送的气体移送机构。

另外，为了使气体向吸气口4侧倒流的力减小，该游隙越小越好。

此外，在将气体在螺旋槽内沿转子8的旋转方向输送的情况下，形成在螺纹槽排气单元20上的螺旋槽的方向是朝向排气口6的方向。

此外，螺旋槽的深度随着向排气口6接近而变浅，在螺旋槽中被输送的气体随着向排气口6接近而被压缩。

借助上述结构，真空泵1能够进行配设于该真空泵1的真空室（未图示）内的真空排气处理。

（转子圆筒部10的结构）

对于上述转子圆筒部10，使用图2及图3说明详细情况。

图2是用来说明转子圆筒部10上的对置部10t、延伸部11及缩径部11a的图。

图3是转子圆筒部10上的对置部10t及延伸部11的放大图。

如图2及图3（a）所示，转子圆筒部10具有与螺纹槽排气单元20隔开既定的间隙在轴线方向上对置的对置部10t、比螺纹槽排气单元20更向排气口6侧延伸的延伸部11及缩径部11a。

此外，在本实施方式中，设转子圆筒部10上的对置部10t的内径为r，设外径为Rt而进行说明。并且，设缩径部11a的最下端部（排气口6侧）的外径为Rs，设缩径部11a的渐变外径为m而进行说明。另外，在本实施方式中，以“一点点发生变化的外径”的意义使用“渐变外径”。

有关本实施方式的真空泵1中具备的转子圆筒部10在比螺纹槽排气单元20更向排气口6侧延伸的延伸部11上，形成有缩径部11a，该缩径部11a具有比不是延伸部11的部分的转子圆筒部10（对置部10t）的外径Rt小的渐变外径m（r<m<Rt）。该渐变外径m从吸气口4侧到排气口6侧而值变小。

换言之，有关本实施方式的转子圆筒部10在延伸部11的外径侧具有有既定的角度θa（图3（a））的倾斜的部分（缩径部11a）。该倾斜例如可以将延伸部11的外径侧设计为锥形形状、或对延伸部11的外径侧实施倒角等而构成。

另外，在本实施方式中，既定的角度θa是指由转子圆筒部10的对置部10t上的外径面的延长线L和渐变外径m的延长线n形成的部分。

此外，在本实施方式中，做成了延伸部11的起点（始点）与缩径部11a的起点一致的结构，但并不限于此。即，也可以做成使比对置部10t延伸的延伸部11的吸气口4侧的一部分为与对置部10t相同大小的外径Rt、接着设置具有缩径的渐变外径m的缩径部11a的结构。即，缩径部11a只要做成在延伸部11的至少一部分上形成的结构（参照后述的图4的转子圆筒部100的结构）就可以。

此外，在本实施方式中，做成了延伸部11的最下端部（排气口6侧）的外径Rs与缩径部11a的最下端部（排气口6侧）的渐变外径m的值一致的结构，但并不限于此。即，也可以做成缩径部11a的最下端部的渐变外径m的值与对置部10t的内径r的值一致的结构。

图3（b）及图3（c）是用来说明缩径部11a（图3（a））的变形例的图。

分别在图3（b）中表示有关变形例1的缩径部11b，在图3（c）中表示有关变形例2的缩径部11c。

缩径部也可以如图3（b）所示那样，构成为具有比上述缩径部11a具有的既定的角度（倾斜）θa大的角度θb的缩径部11b。

或者，也可以如图3（c）所示那样，不是做成作为外径而具有渐变外径m的结构，而是构成为缩径部整体具有相同的外径的缩径部11c。

即，缩径部11c具有吸气口4侧与真空泵1的轴向垂直的面F（底面），并且以由该面F和缩径部11c的外径侧面形成的角度为直角（R）的方式构成缩径部11c。在此情况下，上述既定的角度θc为θc=90度。

另外，在图3（c）中，在缩径部11c上形成的吸气口4侧的面F为与延伸部11的起点的位置一致的结构，但并不限于此。也可以做成在缩径部11c上形成的面F的位置形成在比延伸部11的起点向排气口6侧下降了几mm左右的位置处的结构。即，缩径部11c只要做成在延伸部11的至少一部分上形成的结构就可以。

图4及图5是用来说明有关本实施方式的真空泵1的应力减小效果的图。

在图4中，将具有起点与延伸部11的起点不同的缩径部12的转子圆筒部100与由点线α包围的部分的截面放大图一起表示。

ΔL表示转子圆筒部100上的延伸部11的轴向的长度，长度a表示缩径部12的轴向的长度，并且，面积A表示为了形成缩径部12而被切掉的部分的截面积（切掉面积/由实线的斜线和两条点线包围的直角三角形的部分）。

图5是将应力减小效果比较的表，在纵轴取转子圆筒部100的内径上的距吸气口4侧的长度（p），在横轴取具备转子圆筒部100的真空泵1的转子圆筒部100的内径侧的应力值（模拟时的解析值）。

如图5所示，可知相对于没有设置切掉面积A（即，没有设置延伸部11及缩径部12）的“无（面积A）”的解析值，设置了切掉面积A（切掉的部分为三角形或长方形）的构造在缩径部12的内径侧发生的应力变小。

进而，根据图5所示的解析结果，可知在将切掉面积A设为相同值的情况下，“a>m”的结构最能够使应力减小。

因而，只要没有特别的制约，就不需要将转子圆筒部100上的延伸部11的轴向的长度ΔL设计为比缩径部12的轴向的长度a大。即，也可以不一定以ΔL>a的方式构成延伸部11及缩径部12。

这样，可知具备转子圆筒部100的真空泵1借助延伸部11及缩径部12的构造，将在转子圆筒部100的内径侧发生的应力减小。

另外，在图4及图5中作为一例而使用转子圆筒部100，但如果使用转子圆筒部10也可以说是同样的结果。

另外，在本实施方式中，做成了将缩径部12的倾斜在截面中以直线状形成的结构，但并不限于此。例如，虽然没有图示，但也可以做成将缩径部12的倾斜在截面中以曲线状形成的结构。

借助上述结构，在本实施方式中，能够不将包括转子圆筒部10（100）的旋转体的转速降低，而减小在转子圆筒部10（100）上的作为起因于蠕变寿命的部分的缩径部（11a、11b、11c、12）的内径侧作用的应力。

此外，由于即使不降低转速也能够防止蠕变现象，所以能够防止因降低转速造成的真空泵1的排气性能的下降。

或者，借助该结构能够提高包括转子圆筒部10（100）的转子部的转速，所以能够使真空泵1的排气性能提高。

另外，本发明的实施方式及各变形例根据需要也可以做成将各自组合的结构。

此外，本发明只要不脱离本发明的主旨，就能够做出各种各样的改变。并且，本发明当然涵盖该改变后的形态。

附图标记说明

1 真空泵

2 壳体（外筒）

3 基座

4 吸气口

5 凸缘部

6 排气口

7 轴杆

8 转子

9 旋转叶片

10 转子圆筒部

10t 对置部

11 延伸部

11a 缩径部

11b 缩径部

11c 缩径部

12 缩径部

20 螺纹槽排气单元

30 固定叶片

40 固定叶片隔板

80 定子柱

100 转子圆筒部

1000 以往的真空泵

1001 转子圆筒部。

Claims (6)

1.一种真空泵，其特征在于，

具备：

外装体，其形成有吸气口和排气口；

螺纹槽型排气机构，其被固定在前述外装体上，具有螺纹槽；

旋转轴，其被内置于前述外装体，旋转自如地被支承；以及

旋转圆筒体，其配设在前述旋转轴上，具有与前述螺纹槽型排气机构经由间隙对置的对置部及比前述螺纹槽型排气机构更向下游侧延伸的延伸部，在该延伸部中具备缩径部，该缩径部具有比前述对置部的外径小的外径。

2.如权利要求1所述的真空泵，其特征在于，

前述缩径部在该缩径部的外径侧的一部分上具有与前述旋转轴的轴向垂直的底面，由前述底面和该缩径部的外径面形成的角度是直角。

3.如权利要求2所述的真空泵，其特征在于，

前述缩径部的前述底面的位置与前述延伸部的起点的位置一致。

4.如权利要求1或2所述的真空泵，其特征在于，

前述缩径部通过在前述延伸部的从前述起点到终点的至少一部分上设置倾斜而形成。

5.如权利要求4所述的真空泵，其特征在于，

前述缩径部的前述倾斜的起点与前述延伸部的前述起点一致。

6.装备在前述权利要求1～5中任一项所述的真空泵中的旋转圆筒体。